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ES2887404T3 - Compositions for introducing nucleic acid into cells - Google Patents

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ES2887404T3
ES2887404T3 ES15823330T ES15823330T ES2887404T3 ES 2887404 T3 ES2887404 T3 ES 2887404T3 ES 15823330 T ES15823330 T ES 15823330T ES 15823330 T ES15823330 T ES 15823330T ES 2887404 T3 ES2887404 T3 ES 2887404T3
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nucleic acid
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Spanish (es)
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Christian Dohmen
Christian Plank
Carsten Rudolph
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Original Assignee
Ethris GmbH
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Abstract

Un copolímero estadístico que comprende una pluralidad de unidades de repetición (a) seleccionadas independientemente de unidades de repetición de las siguientes fórmulas (a1) y (a2): **(Ver fórmula)** y una pluralidad de unidades de repetición (b) seleccionadas independientemente de unidades de repetición de las siguientes fórmulas (b1) a (b4): **(Ver fórmula)** en el que la razón molar de la suma de las unidades de repetición (a) con respecto a la suma de las unidades de repetición (b) se encuentra dentro del intervalo de 0,7/1,0 a 1,0/0,7, y en el que uno o más de los átomos de nitrógeno de las unidades de repetición (a) y/o (b) contenidas en el copolímero pueden protonarse para proporcionar un copolímero catiónico.A random copolymer comprising a plurality of repeat units (a) independently selected from repeat units of the following formulas (a1) and (a2): **(See formula)** and a plurality of repeat units (b) selected independently of repetition units from the following formulas (b1) to (b4): **(See formula)** in which the molar ratio of the sum of the repetition units (a) with respect to the sum of the repeating units (b) is within the range of 0.7/1.0 to 1.0/0.7, and wherein one or more of the nitrogen atoms of repeating units (a) and/or or (b) contained in the copolymer can be protonated to provide a cationic copolymer.

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Composiciones para introducir ácido nucleico en célulasCompositions for introducing nucleic acid into cells

La presente invención se refiere a polímeros que comprenden unidades de repetición de alquilenamina características que son útiles como vehículos para transfectar una célula con un ácido nucleico, en particular ARN. La presente invención se refiere además a una composición que comprende al menos un ácido nucleico y un polímero que comprende tales unidades de repetición de alquilenamina y a un método para transfectar una célula usando dicha composición. Además, la presente invención se refiere a composiciones farmacéuticas y sus usos.The present invention relates to polymers comprising characteristic alkyleneamine repeat units that are useful as vehicles for transfecting a cell with a nucleic acid, in particular RNA. The present invention further relates to a composition comprising at least one nucleic acid and a polymer comprising such alkyleneamine repeat units and a method of transfecting a cell using said composition. Furthermore, the present invention relates to pharmaceutical compositions and their uses.

La viabilidad de las terapias con ácido nucleico depende en última instancia de la disponibilidad de métodos eficientes para suministrar ácidos nucleicos a células.The viability of nucleic acid therapies ultimately depends on the availability of efficient methods to deliver nucleic acids to cells.

En el suministro de ácidos nucleicos en general, el uso de ácidos nucleicos desnudos es adecuado y suficiente en algunos casos para transfectar células (Wolff et al. 1990, Science, 247, 1465-1468). Sin embargo, en la mayoría de las aplicaciones prácticas previstas, es ventajoso o incluso necesario formular el ácido nucleico con al menos un segundo agente que proteja el ácido nucleico de la degradación durante el suministro y/o facilite la distribución a y en un tejido diana y/o facilite la captación celular y permita un procesamiento intracelular adecuado. Tales formulaciones para el suministro de ácido nucleico se denominan vectores en la bibliografía científica. Una gran variedad de compuestos para la vectorización de ácidos nucleicos, los denominados reactivos de transfección, se han descrito previamente. Estos compuestos son habitualmente o bien policationes o bien composiciones que comprenden lípidos catiónicos o compuestos similares a lípidos tales como lipidoides (documento US 8.450.298). Los complejos de ácidos nucleicos con policationes se denominan poliplexos, aquellos con lípidos catiónicos se denominan lipoplexos (Felgner et al. 1997, Hum Gene Ther, 8, 511-512). También se han descrito complejos que comprenden tanto un policatión como lípidos (Li y Huang en “Nonviral Vectors for Gene Therapy”, Academic Press 1999, capítulo 13, 295-303). Se usan reactivos de transfección para unir y compactar ácidos nucleicos para dar como resultado complejos primarios en el intervalo de tamaño nanométrico. En medios que contienen sal, estos complejos tienden a agregarse, también conocido como agregación inducida por sal, lo que puede ser ventajoso para la transfección en cultivo celular o administración localizada in vivo (Ogris et al. 1998, Gene Ther, 5, 1425-1433; Ogris et al. 2001, AAPS PharmSci, 3, E21). Puede evitarse la agregación y pueden estabilizarse complejos de ácidos nucleicos con reactivos de transfección mediante protección superficial con polímeros tales como poli(etilenglicol). La protección también se usa para evitar la opsonización de y la activación del complemento por complejos de ácido nucleico con reactivos de transfección (Finsinger et al. 2000, Gene Ther, 7, 1183-1192). La compactación de ácidos nucleicos por reactivos de transfección no solo los protege contra la degradación por nucleasas, sino que también los hace adecuados para la captación celular por endocitosis. Numerosos policationes lineales y ramificados son adecuados para unirse a y compactar ácidos nucleicos que incluyen, pero no se limitan a, poli(etilenimina), dendrímeros de poli(amidoamina), poli(metacrilato de 2-(dimetilamino)etilo) (pDMAEMA) o derivados catiónicos de poli(N-(2-hidroxipropil)metacrilamida) (pHPMA), poli(beta-aminoéster)es (Akinc et al., 2003, Bioconj Chem 14(5):979-88), péptidos o poli(aminoácidos) catiónicos naturales y sintéticos tales como poli(lisinas), histonas, proteínas HMG o hidratos de carbono catiónicos tales como quitosanos. Además de polímeros que contienen aminas primarias, secundarias y/o terciarias, las estructuras mencionadas anteriormente que contienen restos guanidilo son una clase importante de moléculas para el propósito de la complejación y el suministro de ácidos nucleicos. Los polímeros modificados con guanidilo como estructuras basadas en arginina (Yamanouchi et al. 2008, Biomaterials 29(22):3269-77), PAMAM modificado con arginina (Son et al. 2013, Bull. Korean Chem. Soc. Vol 34 n.°3) o PEI guadinilada (Lee et al. 2008, Bull. Korean Chem. Soc. 2008, vol. 29, n.° 3) han destacado la eficiencia de tales sistemas. Especialmente en caso de interacción con ARN, las características moleculares del resto guanidilo presentan propiedades de unión únicas (Calnan et al. 19991, Science 252(5009), 1167-1171). Para la generación de tales estructuras, pueden usarse métodos revisados por Katritzky y Rogovoy (Katritzky & Rogovoy 2005, ARKIVOC (iv) 49-87). A menudo, los poliplexos se modifican adicionalmente para contener un resto de direccionamiento celular o de direccionamiento intracelular y/o un componente desestabilizadores de la membrana tal como un virus inactivado (Curiel et al. 1991, ProcNatl Acad Sci USA, 88, 8850-8854), una cápside viral o una proteína o péptido viral (Fender et al. 1997, Nat Biotechnol, 15, 52-56, Zhang et al. 1999, Gene Ther, 6, 171-181) o un péptido sintético disruptivo de membrana (Wagner et al. 1992, Proc Natl Acad Sci USA, 89, 7934-7938, Plank et al. 1994, J Biol Chem, 269, 12918-12924).In nucleic acid delivery in general, the use of naked nucleic acids is adequate and in some cases sufficient to transfect cells (Wolff et al. 1990, Science, 247, 1465-1468). However, in most envisioned practical applications, it is advantageous or even necessary to formulate the nucleic acid with at least one second agent that protects the nucleic acid from degradation during delivery and/or facilitates distribution to and in a target tissue and /or facilitate cellular uptake and allow adequate intracellular processing. Such nucleic acid delivery formulations are referred to as vectors in the scientific literature. A wide variety of compounds for targeting nucleic acids, so-called transfection reagents, have been previously described. These compounds are usually either polycations or compositions comprising cationic lipids or lipid-like compounds such as lipidoids (US 8,450,298). Complexes of nucleic acids with polycations are called polyplexes, those with cationic lipids are called lipoplexes (Felgner et al. 1997, Hum Gene Ther, 8, 511-512). Complexes comprising both a polycation and lipids have also been described (Li and Huang in "Nonviral Vectors for Gene Therapy", Academic Press 1999, chapter 13, 295-303). Transfection reagents are used to bind and compact nucleic acids to result in primary complexes in the nanometer size range. In salt-containing media, these complexes tend to aggregate, also known as salt-induced aggregation, which may be advantageous for transfection in cell culture or localized delivery in vivo (Ogris et al. 1998, Gene Ther, 5, 1425- 1433; Ogris et al. 2001, AAPS PharmSci, 3, E21). Aggregation can be prevented and complexes of nucleic acids with transfection reagents can be stabilized by surface protection with polymers such as polyethylene glycol. Protection is also used to prevent opsonization of and activation of complement by nucleic acid complexes with transfection reagents (Finsinger et al. 2000, Gene Ther, 7, 1183-1192). The compaction of nucleic acids by transfection reagents not only protects them against degradation by nucleases, but also renders them suitable for cellular uptake by endocytosis. Numerous linear and branched polycations are suitable for binding and compacting nucleic acids including, but not limited to, poly(ethyleneimine), poly(amidoamine) dendrimers, poly(2-(dimethylamino)ethyl methacrylate) (pDMAEMA), or derivatives. cationic poly(N-(2-hydroxypropyl)methacrylamide) (pHPMA), poly(beta-aminoester)s (Akinc et al., 2003, Bioconj Chem 14(5):979-88), peptides or poly(amino acids) natural and synthetic cationics such as poly(lysines), histones, HMG proteins or cationic carbohydrates such as chitosans. In addition to polymers containing primary, secondary, and/or tertiary amines, the aforementioned structures containing guanidyl moieties are an important class of molecules for the purpose of nucleic acid complexation and delivery. Guanidyl-modified polymers as arginine-based frameworks (Yamanouchi et al. 2008, Biomaterials 29(22):3269-77), arginine-modified PAMAM (Son et al. 2013, Bull. Korean Chem. Soc. Vol 34 n. 3) or guadinylated PEI (Lee et al. 2008, Bull. Korean Chem. Soc. 2008, vol. 29, no. 3) have highlighted the efficiency of such systems. Especially in the case of interaction with RNA, the molecular features of the guanidyl moiety exhibit unique binding properties (Calnan et al. 19991, Science 252(5009), 1167-1171). For the generation of such structures, methods reviewed by Katritzky and Rogovoy (Katritzky & Rogovoy 2005, ARKIVOC (iv) 49-87) can be used. Polyplexes are often further modified to contain a cell targeting or intracellular targeting moiety and/or a membrane destabilizing component such as an inactivated virus (Curiel et al. 1991, ProcNatl Acad Sci USA, 88, 8850-8854 ), a viral capsid or a viral protein or peptide (Fender et al. 1997, Nat Biotechnol, 15, 52-56, Zhang et al. 1999, Gene Ther, 6, 171-181) or a membrane disruptive synthetic peptide ( Wagner et al., 1992, Proc Natl Acad Sci USA, 89, 7934-7938, Plank et al., 1994, J Biol Chem, 269, 12918-12924).

Tras la captación endocítica, los complejos se secuestran en vesículas intracelulares tales como endosomas y lisosomas donde se exponen a la maquinaria de degradación celular. Por lo tanto, se ha reconocido que el escape de las vesículas intracelulares es esencial para el suministro eficiente de ácido nucleico funcional, un requisito que también se aplica para la infección viral funcional (Wagner et al. 1992, Proc Natl Acad Sci USA, 89, 7934-7938, Plank et al. 1994, J Biol Chem, 269, 12918-12924). Los mecanismos que la naturaleza ha desarrollado para la infectividad viral se han imitado para lograr un suministro de ácido nucleico eficiente por vectores sintéticos. Para este fin, se han usado péptidos anfífilos desestabilizadores de la membrana tales como los péptidos INF, GALA y KALA o melitina y derivados de melitina (Boecle et al. 2006, J. Control Release, 112, 240-248) con gran éxito para complementar los reactivos de transfección policatiónicos con funcionalidad de escape endosómico (Plank et al. 1998, Adv Drug Deliv Rev, 34, 21-35). En lipoplexos, tal funcionalidad es inherente a la capacidad de sus restos lipídicos para fusionarse con membranas celulares (Xu y Szoka 1996, Biochemistry, 35, 5616-5623, Zelphati y Szoka 1996, Proc Natl Acad Sci USA, 93, 11493-11498). Desde el artículo fundamental de Boussif et al. (Boussif et al. 1995, Proc Natl Acad Sci USA, 92, 7297-7301) se sabe que la funcionalidad de escape endosómico de los poliplexos puede realizarse por medios fisicoquímicos. Cuando se usa poli(etilenimina) (PEI) como policatión para formar poliplexos, su capacidad tamponante a pH ácido es suficiente para desencadenar el escape endosómico. Se sabe que la luz de los endosomas está acidificada por una bomba de protones que reside en las membranas endosómicas (Lafourcade et al. 2008, PLoS One, 3, e2758). Esta acidificación es el desencadenante para el escape endosómico de algunos virus tales como influenza o adenovirus. La denominada teoría de la esponja de protones, respaldada por evidencia experimental, describe la supuesta acción mecanística de polímeros que comprenden características estructurales químicas de PEI: Una fracción sustancial de los grupos amino de PEI no están protonados a pH neutro (fisiológico) (Ziebarth y Wang 2010, Biomacromolecules, 11, 29-38). En virtud de los grupos amino protonados y, por lo tanto, cargados positivamente, los polímeros de tipo PEI pueden unirse y compactar ácidos nucleicos. Las aminas no protonadas pueden protonarse a pH ácido y, por lo tanto, tienen capacidad tamponante dentro de los endosomas. La acidificación endosómica por la bomba de protones va acompañada de la acumulación de iones cloruro (Sonawane et al. 2003, J Biol Chem, 278, 44826-44831). En presencia de una molécula tamponante tal como PEI en la luz endosómica, la bomba de protones transportará muchos más protones a la luz endosómica, junto con la acumulación de cloruro, como lo haría en su ausencia hasta que se alcanza el pH endosómico ácido natural. Se cree que la acumulación desproporcionada de iones dentro de los endosomas conduce a una desestabilización osmótica de las vesículas, lo que conduce en última instancia a la ruptura de la vesícula y a la liberación del complejo de ácido nucleico en el citoplasma.Following endocytic uptake, the complexes are sequestered in intracellular vesicles such as endosomes and lysosomes where they are exposed to cellular degradation machinery. Thus, it has been recognized that escape from intracellular vesicles is essential for the efficient delivery of functional nucleic acid, a requirement that also applies for functional viral infection (Wagner et al. 1992, Proc Natl Acad Sci USA, 89 , 7934-7938, Plank et al. 1994, J Biol Chem, 269, 12918-12924). The mechanisms that nature has evolved for viral infectivity have been mimicked to achieve efficient nucleic acid delivery by synthetic vectors. For this purpose, amphiphilic membrane disrupting peptides such as INF, GALA and KALA peptides or melittin and melittin derivatives (Boecle et al. 2006, J. Control Release, 112, 240-248) have been used with great success to complement polycationic transfection reagents with endosomal escape functionality (Plank et al. 1998, Adv Drug Deliv Rev, 34, 21-35). In lipoplexes, such functionality is inherent in the ability of their lipid moieties to fuse with cell membranes (Xu and Szoka 1996, Biochemistry, 35, 5616-5623, Zelphati and Szoka 1996, Proc Natl Acad Sci USA, 93, 11493-11498) . Since the seminal article by Boussif et al. (Boussif et al. 1995, Proc Natl Acad Sci USA, 92, 7297-7301) it is known that endosomal escape functionality of polyplexes can be realized by physicochemical means. When poly(ethyleneimine) (PEI) is used as the polycation to form polyplexes, its buffering capacity at acidic pH is sufficient to trigger endosomal escape. The lumen of endosomes is known to be acidified by a proton pump residing in endosomal membranes (Lafourcade et al. 2008, PLoS One, 3, e2758). This acidification is the trigger for endosomal escape of some viruses such as influenza or adenovirus. The so-called proton sponge theory, supported by experimental evidence, describes the putative mechanistic action of polymers comprising chemical structural features of PEI: A substantial fraction of the amino groups of PEI are unprotonated at neutral (physiological) pH (Ziebarth and Wang 2010, Biomacromolecules, 11, 29-38). By virtue of the protonated and thus positively charged amino groups, PEI-type polymers can bind and compact nucleic acids. Unprotonated amines can be protonated at acidic pH and thus have buffering capacity within endosomes. Endosomal acidification by the proton pump is accompanied by accumulation of chloride ions (Sonawane et al. 2003, J Biol Chem, 278, 44826-44831). In the presence of a buffering molecule such as PEI in the endosomal lumen, the proton pump will transport many more protons into the endosomal lumen, along with accumulation of chloride, as it would in its absence until the natural acidic endosomal pH is reached. The disproportionate accumulation of ions within the endosomes is thought to lead to osmotic destabilization of the vesicles, ultimately leading to vesicle rupture and release of the nucleic acid complex into the cytoplasm.

Basándose en la teoría de la esponja de protones, numerosos investigadores han recogido las características estructurales de PEI en la creación de novedosas bibliotecas de polímeros que comprenden aminas con capacidad tamponante a pH ácido. En los documentos US 7.780.957 y US 7.829.657, Kataoka et al. describen polímeros basados en una cadena principal de poli(ácido glutámico) o poli(ácido aspártico) donde las cadenas laterales de ácido carboxílico se derivatizan con cadenas laterales de amina protonables a pH ácido. Sin embargo, no se ha explorado el rico espacio estructural de oligo(alquilenaminas) que contiene unidades de alquilenamina alternas, no idénticas para servir como restos que mejoran la transfección en policationes. En particular, no se ha investigado previamente la transfección de ARNm.Based on the proton sponge theory, numerous researchers have captured the structural features of PEI in the creation of novel polymer libraries comprising amines with buffering capacity at acidic pH. In US 7,780,957 and US 7,829,657, Kataoka et al. describe polymers based on a poly(glutamic acid) or poly(aspartic acid) backbone where the carboxylic acid side chains are derivatized with protonatable amine side chains at acidic pH. However, the rich framework space of oligo(alkyleneamines) containing alternating, non-identical alkyleneamine units to serve as transfection-enhancing moieties into polycations has not been explored. In particular, mRNA transfection has not been previously investigated.

Por el contrario, gran parte del trabajo científico de Kataoka et al. se ha centrado en poli{N-[N'-(2-aminoetil)-2-aminoetil]aspartamida}. En una publicación de Uchida et al. (2011, J Am Chem Soc, 133, 15524-15532), el mismo grupo ha examinado una serie de poliaspartamidas N-sustituidas que poseen unidades de aminoetileno de repetición en las cadenas laterales de la fórmula general -(CH2-CH2-NH)m-H. Curiosamente, cuando los autores examinaron la eficiencia de la familia de polímeros en la transfección de ADN plasmídico, “se observó un efecto distintivo par/impar de las unidades de aminoetileno de repetición en la cadena lateral del polímero sobre las eficiencias del escape endosómico y la transfección a varias líneas celulares. Los poliplexos de los polímeros con un número par de unidades de aminoetileno de repetición (PA-E) lograron una eficiencia de transfección de orden de magnitud más alta, sin citotoxicidad marcada, que la de los polímeros con un número impar de unidades de aminoetileno de repetición (PA­ O). Este efecto par-impar estuvo de acuerdo bien con la capacidad tamponante de estos polímeros, así como su capacidad para alterar selectivamente la integridad de la membrana a pH endosómico, lo que conduce a un escape endosómico altamente eficiente de los poliplexos PA-E. Además, se demostró que la formación de una matriz cargada polivalente con un espaciado preciso entre grupos amino protonados en la cadena lateral del polímero era esencial para la alteración eficiente de la membrana endosómica, facilitando así el transporte del poliplexo al interior del citoplasma” (Resumen de Uchida et al. 2011, J Am Chem Soc, 133, 15524-15532). Curiosamente, cuando el mismo grupo de investigadores comparó derivados de poli(aspartamida) que llevan cadenas laterales de 1,2-diaminoetano, [PAsp(DET)] frente a análogos que llevan cadenas laterales de 1,3-diaminopropano, [PAsp(DPT)], observaron que los poliplexos de PAsp(DPT) mostraron una caída significativa en la eficiencia de transfección del a Dn plasmídico a altas razones N/P debido a la citotoxicidad progresivamente aumentada con la razón N/P, a pesar de que las diferencias fisicoquímicas con respecto a [PAsp(DET)] en el tamaño de partícula y el potencial C fueron insignificantes (Miyata et al. 2008, J Am Chem Soc, 130, 16287-16294). Por lo tanto, basándose en la regla de par-impar, se esperaría que los polímeros que comprenden 3 grupos amino protonables y grupos espaciadores de propileno fueran inferiores a PAsp(DET) y que cadenas laterales que comprenden 1,3-diaminopropano están asociadas con problemas de toxicidad. No se sabe nada sobre las relaciones de estructura-actividad de tales polímeros para la transfección de ARNm.In contrast, much of the scientific work by Kataoka et al. has focused on poly{N-[N'-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl]aspartamide}. In a publication by Uchida et al. (2011, J Am Chem Soc, 133, 15524-15532), the same group has examined a series of N-substituted polyaspartamides that possess repeating aminoethylene units in the side chains of the general formula -(CH2-CH2-NH) mH. Interestingly, when the authors examined the efficiency of the polymer family in transfecting plasmid DNA, “a distinctive odd/even effect of repeating aminoethylene units in the polymer side chain was observed on efficiencies of endosomal escape and plasmid DNA transfection.” transfection to various cell lines. Polyplexes of polymers with an even number of repeating aminoethylene units (PA-E) achieved an order of magnitude higher transfection efficiency, without marked cytotoxicity, than that of polymers with an odd number of repeating aminoethylene units (PA-E). repetition (PAO). This odd-even effect was in good agreement with the buffering capacity of these polymers, as well as their ability to selectively disrupt membrane integrity at endosomal pH, leading to highly efficient endosomal escape from PA-E polyplexes. Furthermore, it was shown that the formation of a multivalent charged matrix with precise spacing between protonated amino groups in the polymer side chain was essential for the efficient disruption of the endosomal membrane, thus facilitating the transport of the polyplexus into the cytoplasm” (Abstract from Uchida et al., 2011, J Am Chem Soc, 133, 15524-15532). Interestingly, when the same group of researchers compared poly(aspartamide) derivatives bearing 1,2-diaminoethane side chains, [PAsp(DET)] versus analogs bearing 1,3-diaminopropane side chains, [PAsp(DPT )], observed that PAsp(DPT) polyplexes showed a significant drop in plasmid aDn transfection efficiency at high N/P ratios due to progressively increased cytotoxicity with N/P ratio, despite differences Physicochemical differences with respect to [PAsp(DET)] on particle size and C-potential were negligible (Miyata et al. 2008, J Am Chem Soc, 130, 16287-16294). Therefore, based on the odd-even rule, polymers comprising 3 protonatable amino groups and propylene spacer groups would be expected to be inferior to PAsp(DET) and that side chains comprising 1,3-diaminopropane are associated with toxicity problems. Nothing is known about the structure-activity relationships of such polymers for mRNA transfection.

M. Kramer, “Polymeric Nanocarriers with Dendritic Core-Shell Architectures”, Dissertation, Albert-Ludwigs-Universitat Freiburg i.Br., 2004, describe la transfección génica usando partículas de dendrímeros basados en PEI que pueden injertarse con cadenas laterales o grupos terminales de propilenimina.M. Kramer, “Polymeric Nanocarriers with Dendritic Core-Shell Architectures”, Dissertation, Albert-Ludwigs-Universitat Freiburg i.Br., 2004, describes gene transfection using PEI-based dendrimer particles that can be grafted with side chains or end groups of propylenimine.

Geall y colaboradores han descrito carbamatos de colesterol-poliamina con el resto poliamina que tiene la fórmula general:Geall et al. have described cholesterol-polyamine carbamates with the polyamine moiety having the general formula:

-NH-CH2-( 'CH2 ')„-CH2-NH-CH2-( 'CH2 ')m-CH2-NH-CH2-( vCH ¿2),nn-NH ¿2, d ^onde m = „ 0, „ 1 o 2 „ y d ,ond ,e n = 0 o 1 (Geall et al. 1999, FEBS Lett, 459, 337-342). Han examinado los valores de pKa de estas sustancias y sus características en la condensación de ADN de timo de ternero. Descubrieron que la distribución regioquímica de cargas positivas a lo largo de los carbamatos de colesterol-poliamina desempeña papeles significativos en la modulación de la afinidad de unión al ADN y la eficiencia de la lipofección. Descubrieron que entre los carbamatos de colesterolpoliamina examinados, espermina que constituye el resto poliamina, -HN-CH2-CH2-CH2-NH-CH2-CH2-CH2-CH2-NH-CH2-CH2-CH2-NH2 (propil/butil/propil) produjo de lejos la mayor expresión de gen indicador tras la transfección de ADN plasmídico que codifica beta-galactosidasa en cultivo celular, mientras que, por ejemplo, -HN-CH2-CH2-NH-CH2-CH2-CH2-NH-CH2-CH2-NH2 (etil/propil/etil) fue de tres a diez veces menos eficiente. Por lo tanto, en vista de las enseñanzas de Kataoka et al. (regla de par-impar) y los hallazgos de Geall et al., el experto en la técnica descartaría esta última estructura en el contexto del suministro de ácido nucleico.-NH-CH2-( 'CH2 ')„-CH2-NH-CH2-( 'CH2 ' )m-CH2-NH-CH2-( vCH ¿ 2) ,n n-NH ¿ 2, d ^where m = „ 0, „ 1 or 2 „ and d ,ond ,en = 0 or 1 (Geall et al. 1999, FEBS Lett, 459, 337-342). They have examined the pKa values of these substances and their characteristics in calf thymus DNA condensation. They found that the regiochemical distribution of positive charges along cholesterol-polyamine carbamates plays significant roles in the modulation of DNA binding affinity and lipofection efficiency. They found that among the cholesterolpolyamine carbamates examined, spermine which makes up the polyamine moiety, -HN-CH 2 -CH 2 -CH 2 -NH-CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -NH-CH 2 -CH 2 - CH 2 -NH 2 (propyl/butyl/propyl) produced by far the highest reporter gene expression upon transfection of plasmid DNA encoding beta-galactosidase in cell culture, whereas, for example, -HN-CH 2 -CH 2 -NH-CH 2 -CH 2 -CH 2 -NH-CH 2 -CH 2 -NH 2 (ethyl/propyl/ethyl) was three to ten times less efficient. Therefore, in view of the teachings of Kataoka et al. (odd-even rule) and the findings of Geall et al., the skilled artisan would rule out the latter structure in the context of nucleic acid delivery.

Wang et al. han descrito poli(metacrilato de metilo)-injerto-oligoaminas como reactivos de transfección eficientes y poco citotóxicos para ADN plasmídico (Wang et al. 2010, Molecular BioSystems, 6, 256-263). Estos polímeros se obtuvieron por aminólisis de poli(metacrilato de metilo) con oligoaminas de la fórmula genera1H2N-CH2-CH2-(NH-CH2-CH2)m-NH2, donde m = 1, 2 o 3. Los autores descubrieron que la eficiencia de transfección aumentaba con una longitud creciente de aminas.Wang et al. have described poly(methyl methacrylate)-graft-oligoamines as efficient and poorly cytotoxic transfection reagents for plasmid DNA (Wang et al. 2010, Molecular BioSystems, 6, 256-263). These polymers were obtained by aminolysis of poly(methyl methacrylate) with oligoamines of the general formula 1H 2 N-CH 2 -CH 2 -(NH-CH 2 -CH 2 ) m -NH 2 , where m = 1, 2 or 3 The authors found that transfection efficiency increased with increasing amine length.

Ou et al. han descrito poli(disulfuroamidoaminas) que se derivan de oligoaminas protegidas terminalmente que tienen la estructura Dde-NH-(CH2)a-NH-(CH2)b-NH-(CH2)a-NH-Dde por copolimerización con N,N'-cistaminabisacrilamida (Ou et al. 2009, Biomaterials 30, 5804-5814; documento WO 2010/065660). Examinaron las combinaciones a = 2 y b = 2, a = 2 y b = 3, a = 3 y b = 2, a = 3 y b = 3, a = 3 y b = 4 (espermina). Dde es el grupo protector de 2-acetildimedona. Después de la retirada del grupo protector, la síntesis produce poli(disulfuroamidoaminas) donde las aminas internas, originalmente secundarias se convierten en aminas terciarias como parte de la cadena principal del polímero y las aminas terminales se convierten en parte de las cadenas laterales de etileno o propilenamina colgantes. Tales polímeros tienen capacidad tamponante en el intervalo de pH relevante para el suministro de ácido nucleico y son útiles para transfectar ADN plasmídico en células.Oh et al. have described poly(disulfuroamidoamines) that are derived from capped oligoamines having the structure Dde-NH-(CH 2 ) a -NH-(CH 2 ) b -NH-(CH 2 ) a -NH-Dde by copolymerization with N ,N'-cystaminebisacrylamide (Ou et al. 2009, Biomaterials 30, 5804-5814; WO 2010/065660). They examined the combinations a = 2 and b = 2, a = 2 and b = 3, a = 3 and b = 2, a = 3 and b = 3, a = 3 and b = 4 (spermine). Dde is the protecting group of 2-acetyldimedone. After removal of the protecting group, the synthesis produces poly(disulfuroamidoamines) where the internal, originally secondary amines are converted to tertiary amines as part of the polymer backbone and the terminal amines become part of the ethylene or ethylene side chains. pendant propyleneamine. Such polymers have buffering capacity in the pH range relevant to nucleic acid delivery and are useful for transfecting plasmid DNA into cells.

Recientemente, se ha descubierto la utilidad de una nueva clase de estructuras sintéticas similares a lípidos pero no lipídicas, los llamados lipidoides, para el suministro de ácido nucleico in vitro e in vivo (documento US 8.450.298; Love et al. 2010, PNAS 107, 1864-1869; documento WO2006/138380; Akinc et al. 2008, Nat Biotechnol 26, 561-569). Los lipidoides se obtienen haciendo reaccionar compuestos que contienen amina con epóxidos alifáticos, acrilatos, acrilamidas o aldehídos. Los autores/inventores han proporcionado procedimientos de síntesis para obtener bibliotecas de lipidoides y procedimientos de cribado para seleccionar compuestos útiles con utilidad en el suministro de ácido nucleico a células in vitro.Recently, the utility of a new class of synthetic lipid-like but non-lipid structures, the so-called lipidoids, for in vitro and in vivo nucleic acid delivery has been discovered (US 8,450,298; Love et al. 2010, PNAS 107, 1864-1869; WO2006/138380; Akinc et al. 2008, Nat Biotechnol 26, 561-569). Lipoids are obtained by reacting amine-containing compounds with aliphatic epoxides, acrylates, acrylamides, or aldehydes. The authors/inventors have provided synthetic procedures for obtaining lipidoid libraries and screening procedures for selecting useful compounds with utility in delivering nucleic acid to cells in vitro .

Como es evidente a partir de lo anterior, en el pasado se han realizado muchos trabajos de investigación y desarrollo sobre el suministro de otras moléculas de ácido nucleico tales como ADN plasmídico, oligonucleótidos, ARNip o análogos de ácido nucleico. El suministro de ARNm no se ha investigado en mucha profundidad. Algunos autores han supuesto que los compuestos y formulaciones que funcionan bien para el suministro de ADN o ARNip funcionarían de manera similar para el suministro de ARNm. Sin embargo, en contraste con el ADN plasmídico o ARNip, el ARNm es una molécula monocatenaria. Por lo tanto, basándose solo en consideraciones estructurales, se esperarían diferentes requisitos para compuestos y formulaciones para el suministro de ARNm frente al suministro de a Dn o ARNip. As is evident from the foregoing, much research and development has been done in the past on the provision of other nucleic acid molecules such as plasmid DNA, oligonucleotides, siRNAs or nucleic acid analogs. The supply of mRNA has not been investigated in great depth. Some authors have hypothesized that compounds and formulations that work well for DNA or siRNA delivery would work similarly for mRNA delivery. However, in contrast to plasmid DNA or siRNA, mRNA is a single-stranded molecule. Therefore, based on structural considerations alone, different requirements for compounds and formulations would be expected for delivery of mRNA versus delivery of aDn or siRNA.

La bibliografía anterior citada anteriormente describe el suministro de ácidos nucleicos bicatenarios tales como ADN plasmídico o ARNip a células, pero no se sabe si los métodos y compuestos descritos son capaces de suministrar ácidos nucleicos monocatenarios tales como ARNm a células. Notablemente, se ha observado previamente que la transfección de ARNm difiere sustancialmente de la transfección de ADN plasmídico a células (Bettinger et al. 2001, Nucleic Acids Res, 29,3882-91, Uzgün et al, 2011, Pharm Res, 28, 2223-32).The prior literature cited above describes the delivery of double-stranded nucleic acids such as plasmid DNA or siRNA to cells, but it is not known whether the methods and compounds described are capable of delivering single-stranded nucleic acids such as mRNA to cells. Notably, it has been previously observed that transfection of mRNA differs substantially from transfection of plasmid DNA into cells (Bettinger et al. 2001, Nucleic Acids Res, 29, 3882-91, Uzgün et al, 2011, Pharm Res, 28, 2223 -32).

En línea con esto, los presentes inventores descubrieron que, cuando se seleccionan más de 100 miembros de una familia de polímeros dada a conocer en el documento WO 2011/154331 por su idoneidad en el suministro de ARN, preferiblemente suministro de ARN monocatenario tal como ARNm, a células, ninguno de los compuestos fue útil para transfectar ARNm de una manera que dé lugar a la expresión de un gen codificado por el ARNm. Por el contrario, todos estos compuestos son eficientes en el suministro de ADN plasmídico y/o ARNip. Por lo tanto, las reglas establecidas para el suministro de ácidos nucleicos bicatenarios a células no se aplican a priori para el ARNm monocatenario. La divulgación del documento WO 2011/154331 comprende oligómeros químicamente definidos que son 2 - 60 unidades de unidades de ácido de oligo(alquilenamino) que corresponden a la fórmula genera1HOOC-Z-R-NH-[(CH2)b-NH]a-H, donde Z es una serie de metileno o una variedad de otras agrupaciones, R es un residuo de metileno o carboxilo y a y b son independientemente números enteros de 1-7 o 2-7, respectivamente. Los oligómeros de esta familia comprenden grupos amino protonables capaces de ejercer un denominado efecto de esponja de protones y se ha demostrado que son altamente activos en la transfección de ADN plasmídico y ARNip in vitro e in vivo. De manera importante, el documento WO 2011/154331 y las publicaciones científicas asociadas enseñan con gran detalle cómo pueden establecerse bibliotecas de oligómeros/polímeros definidas por secuencia a partir de elementos estructurales correspondientes a la fórmula general HOOC-Z-R-NH-[(CH2)b-NH]a-H.In line with this, the present inventors found that when more than 100 members of a family of polymers disclosed in WO 2011/154331 are selected for their suitability in RNA delivery, preferably single-stranded RNA delivery such as mRNA , to cells, neither compound was useful for transfecting mRNA in a manner that results in expression of a gene encoded by the mRNA. On the contrary, all of these compounds are efficient in the delivery of plasmid DNA and/or siRNA. Therefore, the rules established for the delivery of double-stranded nucleic acids to cells do not apply a priori for single-stranded mRNA. The disclosure of WO 2011/154331 comprises chemically defined oligomers that are 2-60 units of oligo(alkyleneamino) acid units corresponding to the general formula 1HOOC-ZR-NH-[(CH 2 ) b -NH] a -H , where Z is a methylene series or a variety of other groupings, R is a methylene or carboxyl residue, and a and b are independently integers of 1-7 or 2-7, respectively. Oligomers of this family comprise protonatable amino groups capable of exerting a so-called proton sponge effect and have been shown to be highly active in transfecting plasmid DNA and siRNA in vitro and in vivo. Importantly, WO 2011/154331 and associated scientific publications teach in great detail how sequence-defined oligomer/polymer libraries can be established from structural elements corresponding to the general formula HOOC-ZR-NH-[(CH 2 ) b- NH] to -H.

La tarea técnica que subyace a la presente invención era, por lo tanto, proporcionar una composición que fuera adecuada para el suministro de ácidos nucleicos, y en particular ARN, preferiblemente ARN monocatenario tal como ARNm, con una alta eficiencia a una célula o a un tejido. The technical task underlying the present invention was therefore to provide a composition that is suitable for delivery of nucleic acids, and in particular RNA, preferably single-stranded RNA such as mRNA, with high efficiency to a cell or tissue. .

Esta tarea se ha logrado mediante la provisión de las realizaciones tal como se caracterizan en las reivindicaciones y se ilustran con más detalle en la siguiente descripción general y los ejemplos.This task has been achieved by providing the embodiments as characterized in the claims and illustrated in more detail in the following general description and examples.

Sorprendentemente, se encontró que copolímeros que contienen una disposición estadística/aleatoria de unidades de repetición de alquilenamina de longitud alterna en composiciones para transfectar una célula con un ácido nucleico, en particular ARN, preferiblemente un ARN monocatenario tal como ARNm, fueron constantemente más eficaces que polímeros que contienen disposiciones análogas de unidades de repetición de alquilenamina de longitud no alterna. Surprisingly, it was found that copolymers containing a random/statistical arrangement of alternating length alkyleneamine repeat units in compositions for transfecting a cell with a nucleic acid, in particular RNA, preferably a single-stranded RNA such as mRNA, were consistently more effective than copolymers. polymers containing analogous arrangements of non-alternating length alkyleneamine repeating units.

Por lo tanto, la invención proporciona, en un primer aspecto, un copolímero estadístico que comprende una pluralidad de unidades de repetición (a) seleccionadas independientemente de unidades de repetición de las siguientes fórmulas (a1) y (a2):Therefore, the invention provides, in a first aspect, a statistical copolymer comprising a plurality of repeating units (a) independently selected from repeating units of the following formulas (a1) and (a2):

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una pluralidad de unidades de repetición (b) seleccionadas independientemente de unidades de repetición de las siguientes fórmulas (b1) a (b4):a plurality of repeating units (b) independently selected from repeating units of the following formulas (b1) to (b4):

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en el que la razón molar de la suma de las unidades de repetición (a) con respecto a la suma de las unidades de repetición (b) se encuentra dentro del intervalo de 0,7/1,0 a 1,0/0,7, ywherein the molar ratio of the sum of repeat units (a) to the sum of repeat units (b) is within the range of 0.7/1.0 to 1.0/0, 7, and

en el que uno o más de los átomos de nitrógeno de las unidades de repetición (a) y/o (b) contenidas en el copolímero pueden protonarse para proporcionar un copolímero catiónico.wherein one or more of the nitrogen atoms of the repeating units (a) and/or (b) contained in the copolymer may be protonated to provide a cationic copolymer.

En un aspecto adicional, la invención proporciona una composición que comprende un ácido nucleico, en particular un ARN, preferiblemente un ARN monocatenario tal como ARNm, y el copolímero anterior.In a further aspect, the invention provides a composition comprising a nucleic acid, in particular an RNA, preferably a single-stranded RNA such as mRNA, and the above copolymer.

En aspectos adicionales, la invención se refiere a composiciones farmacéuticas que comprenden las composiciones según la invención. La invención también abarca métodos para la preparación de los copolímeros según la invención, así como las composiciones y composiciones farmacéuticas según la invención.In further aspects, the invention relates to pharmaceutical compositions comprising the compositions according to the invention. The invention also encompasses methods for the preparation of the copolymers according to the invention, as well as the compositions and pharmaceutical compositions according to the invention.

Todavía aspectos adicionales se refieren al uso de una composición según la invención o un copolímero según la invención para suministrar un ácido nucleico, en particular ARN, preferiblemente un ARN monocatenario tal como ARNm, a una célula diana o a un tejido, y a un método para suministrar un ácido nucleico, en particular ARN, preferiblemente ARN monocatenario tal como ARNm, a una célula que comprende la etapa de poner en contacto una composición con la célula según la invención.Still further aspects relate to the use of a composition according to the invention or a copolymer according to the invention to deliver a nucleic acid, in particular RNA, preferably a single-stranded RNA such as mRNA, to a target cell or tissue, and to a method for delivering a nucleic acid, in particular RNA, preferably single-stranded RNA such as mRNA, to a cell comprising the step of contacting a composition with the cell according to the invention.

Los copolímeros según la presente invención combinan unidades de repetición más cortas (a) con unidades de repetición más largas (b) en forma de un copolímero estadístico, en particular un copolímero aleatorio, y en razones definidas. Se ha encontrado que esta disposición de las unidades de repetición (a) y (b) proporciona ventajas inesperadas en cuanto a la idoneidad del copolímero resultante como vehículo para suministrar un ácido nucleico, en particular un ARN, preferiblemente un ARN monocatenario tal como ARNm, a una célula.The copolymers according to the present invention combine shorter repeating units (a) with longer repeating units (b) in the form of a random copolymer, in particular a random copolymer, and in defined ratios. This arrangement of repeating units (a) and (b) has been found to provide unexpected advantages in terms of the suitability of the resulting copolymer as a vehicle for delivering a nucleic acid, in particular an RNA, preferably a single-stranded RNA such as mRNA, to a cell.

Como se ha indicado anteriormente, el copolímero según la invención es un copolímero estadístico que comprende una pluralidad de unidades de repetición (a) seleccionadas independientemente de unidades de repetición de las siguientes fórmulas (a1) y (a2): As indicated above, the copolymer according to the invention is a random copolymer comprising a plurality of repeating units (a) independently selected from repeating units of the following formulas (a1) and (a2):

— CH2—a v - nh(al) — CH2—av - nh (al)

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(a2 ), y
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(a2 ), and

una pluralidad de unidades de repetición (b) seleccionadas independientemente de unidades de repetición de las siguientes fórmulas (b1) a (b4):a plurality of repeating units (b) independently selected from repeating units of the following formulas (b1) to (b4):

— CH2— CH2— CH2— NH—— CH2— CH2— CH2— NH—

(b1)(b1)

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en el que la razón molar de la suma de las unidades de repetición (a) con respecto a la suma de las unidades de repetición (b) se encuentra dentro del intervalo de 0,7/1,0 a 1,0/0,7, ywherein the molar ratio of the sum of repeat units (a) to the sum of repeat units (b) is within the range of 0.7/1.0 to 1.0/0, 7, and

en el que uno o más de los átomos de nitrógeno de las unidades de repetición (a) y/o (b) contenidas en el copolímero pueden protonarse para proporcionar un copolímero catiónico.wherein one or more of the nitrogen atoms of the repeating units (a) and/or (b) contained in the copolymer may be protonated to provide a cationic copolymer.

El copolímero es un copolímero estadístico, en el que cualquier unidad de repetición (a) y cualquier unidad de repetición (b) se distribuyen estadísticamente en la macromolécula de copolímero. Se obtiene normalmente a partir de la copolimerización de una mezcla de monómeros que producen, durante la reacción de polimerización, las unidades de repetición (a) con monómeros que producen, durante la reacción de polimerización, las unidades de repetición (b). Preferiblemente, el copolímero es un copolímero aleatorio en el que cualquier unidad de repetición (a) y cualquier unidad de repetición (b) se distribuye aleatoriamente en la macromolécula de polímero.The copolymer is a random copolymer, in which any repeating unit (a) and any repeating unit (b) are randomly distributed in the copolymer macromolecule. It is normally obtained from the copolymerization of a mixture of monomers that produce, during the polymerization reaction, the repeating units (a) with monomers that produce, during the polymerization reaction, the repeating units (b). Preferably, the copolymer is a random copolymer in which any repeating unit (a) and any repeating unit (b) are randomly distributed in the polymer macromolecule.

El copolímero según la invención puede ser un copolímero lineal, ramificado o dendrítico. Como entenderá el lector experto, una unidad de repetición de la fórmula (a1), (b1) o (b3) con dos valencias (es decir, enlaces abiertos a unidades vecinas) conduce a una propagación de la estructura de copolímero de manera lineal. Por lo tanto, un copolímero lineal de la invención comprende unidades de repetición de fórmula (a1) y uno o más tipos de las unidades de repetición de fórmulas (b1) y (b3), pero sin unidades de repetición de fórmula (a2), (b2) o (b4). Como se entenderá adicionalmente, la presencia de una unidad de repetición de fórmula (a2), (b2) o (b4) con tres valencias proporciona un punto de ramificación en la estructura de copolímero. Por lo tanto, un copolímero ramificado comprende uno o más tipos de unidades de repetición de fórmulas (a2), (b2) y (b4), y puede comprender además uno o más tipos de las unidades de repetición de fórmulas (a1), (b1) y (b3).The copolymer according to the invention can be a linear, branched or dendritic copolymer. As the skilled reader will understand, a repeating unit of formula (a1), (b1) or (b3) with two valences (ie open bonds to neighboring units) leads to a linear propagation of the copolymer structure. Therefore, a linear copolymer of the invention comprises repeating units of formula (a1) and one or more types of repeating units of formulas (b1) and (b3), but without repeating units of formula (a2), (b2) or (b4). As will be further understood, the presence of a repeating unit of formula (a2), (b2) or (b4) with three valences provides a branch point in the copolymer structure. Therefore, a branched copolymer comprises one or more types of the repeating units of the formulas (a2), (b2) and (b4), and may further comprise one or more types of the repeating units of the formulas (a1), ( b1) and (b3).

El copolímero según la invención comprende una pluralidad de unidades de repetición (a) seleccionadas independientemente de unidades de repetición de fórmulas (a1) y (a2) definidas anteriormente, y una pluralidad de unidades de repetición (b) seleccionadas independientemente de unidades de repetición de fórmulas (b1) a (b4) definidas anteriormente. Se prefieren copolímeros que comprenden una pluralidad de unidades de repetición (a) seleccionadas independientemente de unidades de repetición de fórmulas (a1) y (a2) definidas anteriormente, y una pluralidad de unidades de repetición (b) seleccionadas independientemente de unidades de repetición de fórmulas (b1) y (b2) definidas anteriormente.The copolymer according to the invention comprises a plurality of repeating units (a) independently selected from repeating units of formulas (a1) and (a2) defined above, and a plurality of repeating units (b) independently selected from repeating units of formulas (b1) to (b4) defined above. Copolymers comprising a plurality of repeating units (a) independently selected from repeating units of formulas (a1) and (a2) defined above, and a plurality of repeating units (b) independently selected from repeating units of formulas (b1) and (b2) defined above.

También se prefiere que el copolímero según la invención sea un copolímero ramificado que comprende uno o más tipos de unidades de repetición seleccionadas de unidades de repetición (a2), (b2) y (b4), y que opcionalmente comprende además uno o más tipos de las unidades de repetición de fórmulas (a1), (b1) y (b3), y en particular un copolímero que comprende unidades de repetición de la fórmula (a2) y uno o más tipos de unidades de repetición de fórmulas (b2) y (b4), y que opcionalmente comprende además uno o más tipos de las unidades de repetición de fórmulas (a1), (b1) y (b3). En línea con lo anterior, un copolímero más preferido es, por lo tanto, un copolímero ramificado que comprende unidades de repetición de la fórmula (a2) y unidades de repetición de fórmula (b2), y que opcionalmente comprende además uno o más tipos de las unidades de repetición de fórmulas (a1) y (b1). It is also preferred that the copolymer according to the invention is a branched copolymer comprising one or more types of repeating units selected from repeating units (a2), (b2) and (b4), and optionally further comprising one or more types of the repeating units of formulas (a1), (b1) and (b3), and in particular a copolymer comprising repeating units of formula (a2) and one or more types of repeating units of formulas (b2) and ( b4), and optionally further comprising one or more kinds of the repeating units of formulas (a1), (b1) and (b3). In line with the above, a more preferred copolymer is therefore a branched copolymer comprising repeating units of formula (a2) and repeating units of formula (b2), and optionally further comprising one or more types of the repeating units of formulas (a1) and (b1).

En los copolímeros según la invención, el número total de las unidades de repetición (a) y las unidades de repetición (b) es normalmente de 20 o más, preferiblemente 50 o más y más preferiblemente 100 o más. Normalmente, el número total de las unidades de repetición (a) y las unidades de repetición (b) es de 5.000 o menos, preferiblemente 2.500 o menos, más preferiblemente 1.000 o menos y en particular 500 o menos.In the copolymers according to the invention, the total number of repeating units (a) and repeating units (b) is usually 20 or more, preferably 50 or more, and more preferably 100 or more. Usually, the total number of the repeating units (a) and the repeating units (b) is 5,000 or less, preferably 2,500 or less, more preferably 1,000 or less, and particularly 500 or less.

Además, se prefiere para los copolímeros según la invención que las unidades de repetición (a) y (b) representen el 80 % en moles o más, más preferiblemente el 90 % en moles o más de todas las unidades de repetición en el copolímero. Se prefieren además copolímeros en los que las unidades de repetición (a) seleccionadas de (a1) y (a2) y las unidades de repetición (b) seleccionadas de (b1) y (b2) representan el 80 % en moles o más, más preferiblemente el 90 % en moles o más de todas las unidades de repetición en el copolímero. Lo más preferido es que todas las unidades de repetición en el copolímero sean unidades de repetición (a) o (b), en particular que todas las unidades de repetición en el copolímero sean unidades de repetición (a) seleccionadas de (a1) y (a2) o unidades de repetición (b) seleccionadas de (b1) y (b2).Furthermore, it is preferred for the copolymers according to the invention that the repeating units (a) and (b) represent 80 mol% or more, more preferably 90 mol% or more of all the repeating units in the copolymer. Also preferred are copolymers in which the repeating units (a) selected from (a1) and (a2) and the repeating units (b) selected from (b1) and (b2) represent 80 mol% or more, more preferably 90 mol% or more of all repeating units in the copolymer. It is most preferred that all repeating units in the copolymer are repeating units (a) or (b), in particular that all repeating units in the copolymer are repeating units (a) selected from (a1) and ( a2) or repeating units (b) selected from (b1) and (b2).

El peso molecular promedio en peso del copolímero según la presente invención, tal como se mide, por ejemplo, mediante cromatografía de exclusión molecular en relación con patrones lineales de poli(óxido de etileno), generalmente oscila entre 1.000 y 500.000 Da, preferiblemente entre 2.000 y 250.000 Da y más preferiblemente 5.000­ 50.000 Da.The weight average molecular weight of the copolymer according to the present invention, as measured, for example, by gel permeation chromatography relative to linear standards of polyethylene oxide, generally ranges between 1,000 and 500,000 Da, preferably between 2,000 and 250,000 Da and more preferably 5,000 50,000 Da.

Los grupos terminales del copolímero según la invención comprenden normalmente uno o más tipos de grupos (c) seleccionados independientemente de los grupos de las fórmulas (c1) a (c3) a continuación, preferiblemente de los grupos de las fórmulas (c1) y (c2) a continuación:The terminal groups of the copolymer according to the invention normally comprise one or more types of groups (c) independently selected from the groups of formulas (c1) to (c3) below, preferably from the groups of formulas (c1) and (c2 ) next:

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— CH2— CH2---CH2--- CH2--- NH2 (Cvi).— CH2— CH2---CH2--- CH2--- NH2 (Cvi).

Preferiblemente, los grupos terminales en el copolímero consisten en uno o más tipos de grupos (c) seleccionados independientemente de grupos de las fórmulas (c1) a (c3) a continuación, preferiblemente de grupos de las fórmulas (c1) y (c2). Como entenderá el experto en la técnica, el número de grupos terminales depende de la estructura del copolímero según la invención. Mientras que un copolímero lineal tiene solo dos extremos terminales, están contenidos mayores números de grupos terminales en un grupo ramificado, en particular en un copolímero dendrítico. Como se entenderá adicionalmente, también uno o más de los átomos de nitrógeno de los grupos terminales (c) contenidos en el copolímero pueden protonarse para proporcionar un copolímero catiónico.Preferably, the terminal groups in the copolymer consist of one or more types of groups (c) independently selected from groups of formulas (c1) to (c3) below, preferably from groups of formulas (c1) and (c2). As the person skilled in the art will understand, the number of terminal groups depends on the structure of the copolymer according to the invention. While a linear copolymer has only two terminal ends, larger numbers of terminal groups are contained in a branched group, particularly in a dendritic copolymer. As will be further understood, also one or more of the nitrogen atoms of the terminal groups (c) contained in the copolymer may be protonated to provide a cationic copolymer.

En el copolímero según la invención, la razón molar de la suma de las unidades de repetición (a) con respecto a la suma de las unidades de repetición (b) se encuentra dentro del intervalo de 0,7/1,0 a 1,0/0,7, y preferiblemente dentro del intervalo de 0,8/1,0 a 1,0/0,8. Esta razón molar puede determinarse, por ejemplo, a través de RMN. Por lo tanto, se entenderá que la razón se determina habitualmente para una pluralidad de macromoléculas del copolímero según la invención, y normalmente indica la razón global de la suma de unidades de repetición (a) con respecto a la suma de unidades de repetición (b) en la pluralidad de macromoléculas.In the copolymer according to the invention, the molar ratio of the sum of the repeating units (a) to the sum of the repeating units (b) is within the range of 0.7/1.0 to 1, 0/0.7, and preferably within the range of 0.8/1.0 to 1.0/0.8. This molar ratio can be determined, for example, by NMR. Therefore, it will be understood that the ratio is usually determined for a plurality of macromolecules of the copolymer according to the invention, and normally indicates the global ratio of the sum of repeating units (a) with respect to the sum of repeating units (b). ) in the plurality of macromolecules.

Como se indicó anteriormente, uno o más de los átomos de nitrógeno del copolímero según la invención pueden protonarse para dar como resultado un copolímero en forma catiónica, normalmente una forma oligocatiónica o policatiónica. Se entenderá que los grupos amino primarios, secundarios o terciarios en las unidades de repetición (a) o (b) o en los grupos terminales (c) pueden actuar como aceptores de protones, especialmente en agua y disoluciones acuosas, incluyendo fluidos fisiológicos. Por lo tanto, los copolímeros de la presente invención tienen normalmente una carga positiva global en una disolución acuosa a un pH inferior a 7,5. Una disolución acuosa, tal como se le hace referencia en el presente documento, es una disolución en la que el disolvente comprende el 50 % (vol./vol.) o más, preferiblemente el 80 o el 90 % o más, y lo más preferiblemente el 100 % de agua. Además, si las composiciones según la invención están en contacto con un fluido fisiológico que tiene un pH inferior a 7,5, incluyendo, por ejemplo, sangre y fluido pulmonar, contienen normalmente unidades de repetición (a) y (b) en las que los átomos de nitrógeno están protonados. Los valores de pKa de los copolímeros usados en las composiciones según la invención pueden determinarse mediante valoración ácido-base usando un valorador de pKa automatizado. La carga neta a un valor de pH dado puede calcularse entonces, por ejemplo, a partir de la ecuación de Henderson-Hasselbach. Cualquier carga puede compartirse entre varios de los centros básicos y no puede atribuirse necesariamente a un solo punto. Normalmente, en disoluciones a pH fisiológico, los copolímeros usados en las composiciones según la invención comprenden unidades de repetición con grupos amino en estado protonado y unidades de repetición con grupos amino en estado no protonado.As indicated above, one or more of the nitrogen atoms of the copolymer according to the invention may be protonated to result in a copolymer in cationic form, usually an oligocationic or polycationic form. It will be understood that primary, secondary or tertiary amino groups in repeating units (a) or (b) or in terminal groups (c) may act as proton acceptors, especially in water and aqueous solutions, including physiological fluids. Therefore, the copolymers of the present invention typically have an overall positive charge in aqueous solution at a pH of less than 7.5. An aqueous solution, as referred to herein, is a solution in which the solvent comprises 50% (vol./vol.) or more, preferably 80 or 90% or more, and most preferably 100% water. Furthermore, if the compositions according to the invention are in contact with a physiological fluid having a pH of less than 7.5, including, for example, blood and lung fluid, they normally contain repeating units (a) and (b) in which nitrogen atoms are protonated. The pKa values of the copolymers used in the compositions according to the invention can be determined by acid-base titration using an automated pKa titrator. The net charge at a given pH value can then be calculated, for example, from the Henderson-Hasselbach equation. Any load can be shared between several of the basic centers and cannot necessarily be attributed to a single point. Normally, in solutions at physiological pH, the copolymers used in the compositions according to the invention comprise repeating units with amino groups in the protonated state and repeating units with amino groups in the unprotonated state.

Sin embargo, como entenderá el lector experto, los copolímeros según la invención, así como las composiciones según la invención, también pueden proporcionarse como una forma de sal seca que contiene el copolímero en forma catiónica.However, as the skilled reader will understand, the copolymers according to the invention, as well as the compositions according to the invention, can also be provided as a dry salt form containing the copolymer in cationic form.

Como se entenderá adicionalmente, se proporcionan normalmente contraiones (aniones) para las cargas positivas de grupos amino protonados en composiciones según la invención que comprenden el copolímero y ácido nucleico, en particular ARN, preferiblemente ARN monocatenario tal como ARNm, por restos aniónicos contenidos en el ácido nucleico. Si los grupos cargados positivamente están presentes en exceso en comparación con los restos aniónicos en el ácido nucleico, las cargas positivas pueden equilibrarse por otros aniones, en particular los que se encuentran normalmente en fluidos fisiológicos, tales como Cl- o HCO3-.As will be further understood, counterions (anions) to the positive charges of protonated amino groups in compositions according to the invention comprising the copolymer and nucleic acid, in particular RNA, preferably single-stranded RNA such as mRNA, are normally provided by anionic moieties contained in the nucleic acid. If positively charged groups are present in excess compared to anionic moieties in the nucleic acid, the positive charges may be balanced by other anions, particularly those normally found in physiological fluids, such as Cl- or HCO3-.

En línea con lo anterior, un copolímero preferido según la invención es un copolímero aleatorio, en el que In line with the above, a preferred copolymer according to the invention is a random copolymer, in which

el 80 % en moles o más de todas las unidades de repetición, más preferiblemente todas las unidades de repetición, están formadas por80 mol% or more of all repeating units, more preferably all repeating units, are made up of

una pluralidad de unidades de repetición (a) seleccionadas independientemente de unidades de repetición de las siguientes fórmulas (a1) y (a2):a plurality of repeating units (a) independently selected from repeating units of the following formulas (a1) and (a2):

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una pluralidad de unidades de repetición (b) seleccionadas independientemente de unidades de repetición de las siguientes fórmulas (b1) y (b2):a plurality of repeating units (b) independently selected from repeating units of the following formulas (b1) and (b2):

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en el que la razón molar de la suma de las unidades de repetición (a) con respecto a la suma de las unidades de repetición (b) se encuentra dentro del intervalo de 0,7/1,0 a 1,0/0,7, más preferiblemente dentro del intervalo de 0,8/1,0 a 1,0/0,8;wherein the molar ratio of the sum of repeat units (a) to the sum of repeat units (b) is within the range of 0.7/1.0 to 1.0/0, 7, more preferably within the range of 0.8/1.0 to 1.0/0.8;

en el que los grupos terminales del copolímero están formados porin which the end groups of the copolymer are formed by

grupos (c) seleccionados independientemente de grupos de fórmulas (c1) y (c2):groups (c) independently selected from groups of formulas (c1) and (c2):

----- CH2— CH2— NHs----- CH2— CH2— NHs

(C1)(C1)

— CHj— CH2— CH2— nh2 (c2); —CHj—CH2—CH2— nh 2 (c2);

yY

en el que uno o más de los átomos de nitrógeno de las unidades de repetición (a) y/o (b) y/o de los grupos terminales (c) contenidos en el copolímero pueden protonarse para proporcionar un copolímero catiónico. Se prefiere además que el copolímero sea un copolímero ramificado, que comprende unidades (a2) y (b2), opcionalmente junto con unidades (a1) y/o (b1).wherein one or more of the nitrogen atoms of the repeating units (a) and/or (b) and/or of the end groups (c) contained in the copolymer may be protonated to provide a cationic copolymer. It is further preferred that the copolymer is a branched copolymer, comprising units (a2) and (b2), optionally together with units (a1) and/or (b1).

Los copolímeros según la invención pueden prepararse convenientemente con procedimientos análogos a los conocidos para la preparación de polialquileniminas, tal como polietilenimina (PEI) ramificada o lineal. Se entenderá que los monómeros usados para la producción de los copolímeros tendrán que ajustarse en consecuencia. En el contexto de la presente invención, se ha encontrado que los monómeros pueden hacerse reaccionar convenientemente de manera cuantitativa, de modo que la razón de las unidades (a) y (b) en el copolímero puede ajustarse ajustando la razón de monómeros en consecuencia en la mezcla de monómeros sometida a polimerización. The copolymers according to the invention can conveniently be prepared by processes analogous to those known for the preparation of polyalkylenimines, such as branched or linear polyethyleneimine (PEI). It will be understood that the monomers used for the production of the copolymers will have to be adjusted accordingly. In the context of the present invention, it has been found that the monomers can conveniently be reacted quantitatively, so that the ratio of units (a) and (b) in the copolymer can be adjusted by adjusting the ratio of monomers accordingly in the monomer mixture subjected to polymerization.

Mientras que la polietilenimina, también denominada poliaziridina, puede prepararse, por ejemplo, mediante polimerización por apertura de anillo de aziridina, los copolímeros según la invención pueden prepararse mediante polimerización por apertura de anillo de una mezcla de monómeros que comprende o consiste en aziridina, azetidina y, cuando sea aplicable, pirrolidina, o, en realizaciones preferidas, de aziridina y azetidina. Se entenderá que la expresión “cuando sea aplicable” se refiere a la presencia o ausencia de unidades de repetición (b3) y (b4) o grupos terminales (c3) que estarían formados por la pirrolidina. La polimerización por apertura de anillo de las aminas cíclicas no sustituidas conduce habitualmente a copolímeros ramificados. Pueden prepararse copolímeros lineales según la invención, por ejemplo, mediante polimerización de aziridinas N-sustituidas, azetidinas N-sustituidas y pirrolidinas N-sustituidas adecuadas, o aziridinas N-sustituidas y azetidinas N-sustituidas, que puede ir seguida de, por ejemplo, una escisión hidrolítica de sustituyentes N unidos a la cadena de polialquilenimina resultante, por ejemplo, en analogía con el procedimiento publicado en el documento de Katrien F. Weyts, Eric J. Goethals, New synthesis of linear polyethyleneimine, Polymer Bulletin, enero de 1988, volumen 19, tema 1, pág. 13-19.While polyethyleneimine, also called polyaziridine, can be prepared, for example, by ring-opening polymerization of aziridine, the copolymers according to the invention can be prepared by ring-opening polymerization of a monomer mixture comprising or consisting of aziridine, azetidine and, where applicable, pyrrolidine, or, in preferred embodiments, of aziridine and azetidine. It will be understood that the expression "where applicable" refers to the presence or absence of repeating units (b3) and (b4) or terminal groups (c3) that would be formed by the pyrrolidine. Ring-opening polymerization of unsubstituted cyclic amines usually leads to branched copolymers. Linear copolymers according to the invention may be prepared, for example, by polymerization of suitable N-substituted aziridines, N-substituted azetidines and N-substituted pyrrolidines, or N-substituted aziridines and N-substituted azetidines, which may be followed by, for example, a hydrolytic cleavage of N-substituents attached to the resulting polyalkyleneimine chain, eg, in analogy to the procedure published in Katrien F. Weyts, Eric J. Goethals, New synthesis of linear polyethyleneimine, Polymer Bulletin, January 1988, volume 19, issue 1, p. 13-19.

Para la preparación de un dendrímero (o copolímero dendrítico), pueden aplicarse estrategias de síntesis de manera análoga que se conocen para la producción de dendrímeros de polietilenimina o polipropilenamina. Pueden sintetizarse dendrímeros de polipropilenimina a partir de elementos estructurales de acrilonitrilo usando una secuencia repetitiva de una adición de Michael a una amina primaria, seguido de una hidrogenación catalizada heterogéneamente (Newkome y Shreiner Poly(amidoamine), polypropylenimine, and related dendrimers and dendrons possessing different 1^-2 branching motifs: An overview of the divergent procedures. Polymer 49 (2008) 1-173; De Brabander-Van Den Berg et al. Large-scale production of polypropylenimine dendrimers, Macromolecular Symposia (1994) 77 (1) 51-62). Pueden producirse dendrímeros de polietilenimina usando una secuencia repetitiva de una adición de Michael de un elemento estructural de bromuro de vinilo a una amina primaria seguido de una conversión de bromuro de alquilo en amina usando un método de síntesis de aminas de Gabriel (Yemul & Imae, Synthesis and characterization of poly(ethyleneimine) dendrimers, Colloid Polym Sci (2008) 286:747-752). Por lo tanto, el experto en la técnica podrá producir no solo dendrímeros con capas estrictamente alternantes de, por ejemplo, propileniminas y etileniminas. De manera similar, pueden generarse generaciones de dendrímeros con capas que comprenden o consisten en composiciones aleatorias de unidades de repetición de fórmula (a2), (b2) y (b4) y preferiblemente unidades de repetición (a2) y (b2).For the preparation of a dendrimer (or dendritic copolymer), synthesis strategies can be applied analogously to those known for the production of polyethyleneimine or polypropyleneamine dendrimers. Polypropylenimine dendrimers can be synthesized from acrylonitrile building blocks using a repetitive sequence of a Michael addition to a primary amine, followed by heterogeneously catalyzed hydrogenation (Newkome and Shreiner Poly(amidoamine), polypropylenimine, and related dendrimers and dendrons possessing different 1^-2 branching motifs: An overview of the divergent procedures. Polymer 49 (2008) 1-173; De Brabander-Van Den Berg et al. Large-scale production of polypropylenimine dendrimers, Macromolecular Symposia (1994) 77 (1) 51 -62). Polyethyleneimine dendrimers can be produced using a repetitive sequence of a Michael addition of a vinyl bromide building block to a primary amine followed by a conversion of alkyl bromide to amine using a Gabriel amine synthesis method (Yemul & Imae, Synthesis and characterization of poly(ethyleneimine) dendrimers, Colloid Polym Sci (2008) 286:747-752). Therefore, the person skilled in the art will be able to produce not only dendrimers with strictly alternating layers of, for example, propylenimines and ethyleneimines. Similarly, generations of layered dendrimers can be generated comprising or consisting of random compositions of repeating units of formula (a2), (b2) and (b4) and preferably repeating units (a2) and (b2).

La polimerización por apertura de anillo de aziridina y azetidina, o de aziridina, azetidina y pirrolidina, puede llevarse a cabo en disolución, por ejemplo, en agua. La concentración total de monómero no está particularmente limitada, las concentraciones típicas oscilan entre el 10 % p/p y el 80 % p/p, preferiblemente el 30 % p/p y el 60 % p/p. Normalmente, la polimerización se inicia por protones, de modo que se prefiere añadir un ácido de Br0nsted, en particular un ácido mineral tal como ácido sulfúrico al sistema de reacción. En general, son suficientes pequeñas cantidades de ácido, tal como de 0,001 a 0,01 equivalentes, basándose en la concentración total de monómeros. La reacción avanza a velocidades convenientes, por ejemplo, en el intervalo de temperatura de 50 a 150 °C, en particular de 90 a 140 °C. En estos intervalos, los copolímeros de peso molecular más alto están habitualmente a temperaturas más altas, y copolímeros de peso molecular más bajo a temperaturas más bajas.The ring-opening polymerization of aziridine and azetidine, or of aziridine, azetidine and pyrrolidine, can be carried out in solution, for example in water. The total monomer concentration is not particularly limited, typical concentrations range from 10% w/w to 80% w/w, preferably 30% w/w and 60% w/w. Polymerization is normally initiated by protons, so it is preferred to add a Br0nsted acid, in particular a mineral acid such as sulfuric acid, to the reaction system. In general, small amounts of acid, such as 0.001 to 0.01 equivalents, based on total monomer concentration, are sufficient. The reaction proceeds at convenient rates, for example in the temperature range 50 to 150°C, in particular 90 to 140°C. In these ranges, higher molecular weight copolymers are usually at higher temperatures, and lower molecular weight copolymers at lower temperatures.

Ácido nucleicoNucleic acid

Como se indicó anteriormente, un aspecto central de la invención es una composición que comprende un ácido nucleico, en particular un ARN, preferiblemente un ARN monocatenario tal como ARNm, y el copolímero anterior según la invención.As indicated above, a central aspect of the invention is a composition comprising a nucleic acid, in particular an RNA, preferably a single-stranded RNA such as mRNA, and the above copolymer according to the invention.

El término “ácido nucleico” abarca todas las formas de tipos que se producen de manera natural de ácidos nucleicos, así como ácidos nucleicos sintetizados química y/o enzimáticamente y también abarca análogos de ácidos nucleicos y derivados de ácidos nucleicos tales como, por ejemplo, ácidos nucleicos bloqueados (LNA), ácidos nucleicos peptídicos (PNA), oligonucleósido tiofosfatos y fosfotriésteres, oligonucleótidos de morfolino, oligonucleótidos catiónicos (documentos US6017700 A, WO/2007/069092), ribooligonucleótidos sustituidos o fosforotioatos. Además, el término “ácido nucleico” también se refiere a cualquier molécula que comprende nucleótidos o análogos de nucleótidos. No hay limitaciones con respecto a la secuencia o el tamaño de un ácido nucleico comprendido en la composición de la presente invención. El ácido nucleico se define predominantemente por el efecto biológico que va a lograrse en la diana biológica a la que se suministra la composición de la presente invención. Por ejemplo, en el caso de una aplicación en terapia génica o de ácido nucleico, el ácido nucleico o la secuencia de ácido nucleico puede definirse por el gen o fragmento génico que va a expresarse o por la sustitución o reparación prevista de un gen defectuoso o cualquier secuencia diana génica o por la secuencia diana de un gen que va a inhibirse, desactivarse o regularse por disminución.The term "nucleic acid" encompasses all forms of naturally occurring types of nucleic acids, as well as chemically and/or enzymatically synthesized nucleic acids, and also encompasses nucleic acid analogs and nucleic acid derivatives such as, for example, locked nucleic acids (LNA), peptide nucleic acids (PNA), oligonucleoside thiophosphates and phosphotriesters, morpholino oligonucleotides, cationic oligonucleotides (US6017700 A, WO/2007/069092), substituted ribooligonucleotides or phosphorothioates. Furthermore, the term "nucleic acid" also refers to any molecule that comprises nucleotides or nucleotide analogs. There are no limitations with respect to the sequence or size of a nucleic acid comprised in the composition of the present invention. Nucleic acid is predominantly defined by the biological effect to be achieved on the biological target to which the composition of the present invention is delivered. For example, in the case of a nucleic acid or gene therapy application, the nucleic acid or nucleic acid sequence may be defined by the gene or gene fragment to be expressed or by the intended replacement or repair of a defective gene or any gene target sequence or by the target sequence of a gene to be inhibited, inactivated or down-regulated.

Preferiblemente, el término “ácido nucleico” se refiere a oligonucleótidos o polinucleótidos, incluyendo ácido desoxirribonucleico (ADN) y ácido ribonucleico (ARN). En lo que respecta al ARN, en principio, puede emplearse cualquier tipo de ARN en el contexto de la presente invención. En una realización preferida, el ARN es un ARN monocatenario. El término “ARN monocatenario” significa una sola cadena consecutiva de ribonucleótidos en contraste con moléculas de ARN en las que dos o más cadenas separadas forman una molécula bicatenaria debido a la hibridación de las cadenas separadas. El término “ARN monocatenario” no excluye que la molécula monocatenaria forme por sí misma estructuras bicatenarias tales como bucles, estructuras secundarias o terciarias. Preferably, the term "nucleic acid" refers to oligonucleotides or polynucleotides, including deoxyribonucleic acid (DNA) and ribonucleic acid (RNA). As far as RNA is concerned, in principle, any type of RNA can be used in the context of the present invention. In a preferred embodiment, the RNA is a single-stranded RNA. The term "single-stranded RNA" means a single consecutive strand of ribonucleotides in contrast to RNA molecules in which two or more separate strands form a double-stranded molecule due to hybridization of the separate strands. The term "single-stranded RNA" does not exclude that the single-stranded molecule itself forms double-stranded structures such as loops, secondary or tertiary structures.

El término “ARN” cubre el ARN que codifica una secuencia de aminoácidos, así como ARN que no codifica una secuencia de aminoácidos. Se ha sugerido que más del 80 % del genoma contiene elementos funcionales de ADN que no codifican proteínas. Estas secuencias no codificantes incluyen elementos de ADN reguladores (sitios de unión para factores de transcripción, reguladores y correguladores) y secuencias que codifican transcritos que nunca se traducen en proteínas. Estos transcritos, que están codificados por el genoma y se transcriben en ARN pero no se traducen en proteínas, se denominan ARN no codificantes (ARNnc). Por lo tanto, en una realización, el ARN es un ARN no codificante. Preferiblemente, el ARN no codificante es una molécula monocatenaria. Los estudios demuestran que los ARNnc son actores críticos en la regulación génica, el mantenimiento de la integridad genómica, la diferenciación celular y el desarrollo, y están regulados erróneamente en diversas enfermedades humanas. Existen diferentes tipos de ARNnc: ARNnc cortos (20-50 nt), medios (50-200 nt) y largos (>200 nt). El ARNnc corto incluye microARN (miARN), ARN interferente pequeño (ARNip), ARN de interacción con piwi (piARN) y ARN iniciador de la transcripción (ARNti). Ejemplos de ARNnc medios son ARN nucleares pequeños (ARNsn), ARN nucleolares pequeños (ARNsno), a Rn de transferencia (ARNt), ARN asociados al sitio de inicio de la transcripción (ARNTSSa), ARN pequeños asociados al promotor (PASR) y transcritos en sentido de 5' del promotor (PROMPT). Los ARN no codificantes largos (ARNncl) incluyen ARN no codificante intergénico largo (ARNlinc), ARNncl antisentido, ARNncl intrónico, ARN ultraconservados transcritos (T-UCR) y otros (Bhan A, Mandal SS, ChemMedChem. 26 de marzo de 2014. doi: 10.1002/cmdc.201300534). De los ARN no codificantes mencionados anteriormente, solo el ARNip es bicatenario. Por lo tanto, dado que en una realización preferida el ARN no codificante es monocatenario, se prefiere que el ARN no codificante no sea ARNip. En otra realización, el ARN es un ARN codificante, es decir, un ARN que codifica una secuencia de aminoácidos. Tales moléculas de ARN también se denominan ARNm (ARN mensajero) y son moléculas de ARN monocatenarias. Los ácidos nucleicos pueden prepararse mediante metodología química y enzimática de síntesis conocida por un experto en la técnica, o mediante el uso de tecnología recombinante, o pueden aislarse de fuentes naturales, o por una combinación de los mismos. Los oligonucleótidos o polinucleótidos pueden comprender opcionalmente nucleótidos no naturales y pueden ser monocatenarios o bicatenarios o tricatenarios. “Ácido nucleico” también se refiere a oligo- o polinucleótidos sentido y antisentido, es decir, una secuencia de nucleótidos que es complementaria a una secuencia de nucleótidos específica en un ADN y/o ARN.The term "RNA" covers RNA that encodes an amino acid sequence, as well as RNA that does not encode an amino acid sequence. It has been suggested that more than 80% of the genome contains functional DNA elements that do not code for proteins. These non-coding sequences include regulatory DNA elements (binding sites for transcription factors, regulators, and co-regulators) and sequences that encode transcripts that are never translated into proteins. These transcripts, which are encoded by the genome and are transcribed into RNA but not translated into protein, are called non-coding RNAs (ncRNAs). Thus, in one embodiment, the RNA is non-coding RNA. Preferably, the antisense RNA is a single-stranded molecule. Studies show that ncRNAs are critical players in gene regulation, maintenance of genomic integrity, cell differentiation and development, and are misregulated in various human diseases. There are different types of ncRNA: short (20-50 nt), medium (50-200 nt), and long (>200 nt) ncRNAs. Short ncRNA includes microRNAs (miRNAs), small interfering RNAs (siRNAs), piwi-interacting RNAs (piRNAs), and transcriptional initiator RNAs (tiRNAs). Examples of medium ncRNAs are small nuclear RNAs (snRNAs), small nucleolar RNAs (snRNAs), transfer RNAs (tRNAs), transcription start site-associated RNAs (saRNAs), promoter-associated small RNAs (PASRs), and transcribed downstream of the promoter (PROMPT). Long noncoding RNAs (nclRNAs) include long intergenic noncoding RNA (lincRNA), antisense nclRNA, intronic ncl, ultraconserved transcribed RNAs (T-UCR), and others (Bhan A, Mandal SS, ChemMedChem. Mar 26, 2014. doi : 10.1002/cmdc.201300534). Of the non-coding RNAs mentioned above, only siRNA is double-stranded. Therefore, since in a preferred embodiment the antisense RNA is single-stranded, it is preferred that the antisense RNA is not siRNA. In another embodiment, the RNA is a coding RNA, ie, an RNA that encodes an amino acid sequence. Such RNA molecules are also called mRNA (messenger RNA) and are single-stranded RNA molecules. Nucleic acids may be prepared by chemical and enzymatic synthesis methodology known to one of skill in the art, or by the use of recombinant technology, or may be isolated from natural sources, or by a combination thereof. The oligonucleotides or polynucleotides may optionally comprise non-natural nucleotides and may be single-stranded or double-stranded or triple-stranded. "Nucleic acid" also refers to sense and antisense oligo- or polynucleotides, ie, a nucleotide sequence that is complementary to a specific nucleotide sequence in a DNA and/or RNA.

Preferiblemente, el término ácido nucleico en el contexto de la presente invención se refiere a ARN, más preferiblemente a ARN monocatenario, en particular a ARNm y lo más preferiblemente a ARNm modificado.Preferably, the term "nucleic acid" in the context of the present invention refers to RNA, more preferably to single-stranded RNA, in particular to mRNA, and most preferably to modified mRNA.

Los ARN mensajeros (ARNm) son copolímeros que se forman a partir de elementos estructurales de nucleósido fosfato principalmente con adenosina, citidina, uridina y guanosina como nucleósidos, que como portadores intermedios llevan la información genética del ADN en el núcleo celular al citoplasma, donde se traduce en proteínas. Por lo tanto, son adecuados como alternativas para la expresión génica.Messenger RNAs (mRNA) are copolymers that are formed from nucleoside phosphate structural elements mainly with adenosine, cytidine, uridine and guanosine as nucleosides, which as intermediate carriers carry the genetic information of DNA in the cell nucleus to the cytoplasm, where it is translates into proteins. Therefore, they are suitable as alternatives for gene expression.

En el contexto de la presente invención, debe entenderse que ARNm significa cualquier molécula de polirribonucleótido que, si entra en la célula, es adecuada para la expresión de una proteína o fragmento de la misma o puede traducirse en una proteína o fragmento de la misma. El término “proteína” en el presente documento abarca cualquier tipo de secuencia de aminoácidos, es decir, cadenas de dos o más aminoácidos que están unidos cada uno a través de enlaces peptídicos y también incluye péptidos y proteínas de fusión.In the context of the present invention, mRNA is to be understood to mean any polyribonucleotide molecule which, if it enters the cell, is suitable for the expression of a protein or fragment thereof or can be translated into a protein or fragment thereof. The term "protein" herein encompasses any type of amino acid sequence, ie, chains of two or more amino acids that are each linked through peptide bonds, and also includes peptides and fusion proteins.

El ARNm contiene una secuencia de ribonucleótidos que codifica una proteína o fragmento de la misma cuya función en la célula o en las proximidades de la célula es necesaria o beneficiosa, por ejemplo, una proteína cuya falta o forma defectuosa es un desencadenante de una enfermedad o afección, cuya provisión puede moderar o prevenir una enfermedad o afección, o una proteína que puede promover un proceso que es beneficioso para el cuerpo, en una célula o sus proximidades. El ARNm puede contener la secuencia para la proteína completa o una variante funcional de la misma. Además, la secuencia de ribonucleótidos puede codificar una proteína que actúa como factor, inductor, regulador, estimulador o enzima, o un fragmento funcional de la misma, donde esta proteína es una cuya función es necesaria para remediar un trastorno, en particular un trastorno metabólico o para iniciar procesos in vivo tales como la formación de nuevos vasos sanguíneos o tejidos. En el presente documento, se entiende que variante funcional significa un fragmento que, en la célula, puede llevar a cabo la función de la proteína cuya función en la célula es necesaria o la falta o forma defectuosa de la misma es patógena. Además, el ARNm también puede tener regiones y/o regiones no codificantes en 3' o 5' funcionales adicionales. Las regiones no codificantes en 3' y/o 5' pueden ser las regiones que flanquean de manera natural la secuencia codificante de proteínas o secuencias artificiales que contribuyen a la estabilización del ARN. Los expertos en la técnica pueden determinar las secuencias adecuadas para esto en cada caso mediante experimentos de rutina.mRNA contains a ribonucleotide sequence that encodes a protein or protein fragment whose function in or near the cell is necessary or beneficial, for example, a protein whose missing or defective form is a trigger for disease or condition, the provision of which can moderate or prevent a disease or condition, or a protein that can promote a process that is beneficial to the body, in or near a cell. The mRNA may contain the sequence for the entire protein or a functional variant thereof. Furthermore, the ribonucleotide sequence may encode a protein that acts as a factor, inducer, regulator, stimulator or enzyme, or a functional fragment thereof, where this protein is one whose function is necessary to remedy a disorder, in particular a metabolic disorder. or to initiate processes in vivo such as the formation of new blood vessels or tissues. Herein, functional variant is understood to mean a fragment which, in the cell, can carry out the function of the protein whose function in the cell is required or the lack or defective form thereof is pathogenic. In addition, the mRNA may also have additional functional 3' or 5' non-coding regions and/or regions. The 3' and/or 5' non-coding regions may be the regions that naturally flank the protein coding sequence or artificial sequences that contribute to RNA stabilization. Suitable sequences for this in each case can be determined by those skilled in the art by routine experiments.

En una realización preferida, el ARNm contiene una caperuza m7GpppG, un sitio interno de entrada al ribosoma (IRES) y/o una cola de poliA en el extremo 3' en particular para mejorar la traducción. El ARNm puede tener regiones adicionales que promueven la traducción.In a preferred embodiment, the mRNA contains an m7GpppG cap, an internal ribosome entry site (IRES) and/or a polyA tail at the 3' end in particular to enhance translation. The mRNA may have additional regions that promote translation.

En una realización preferida, el ARNm es un ARNm que contiene una combinación de nucleótidos modificados y no modificados. Preferiblemente, es un ARNm que contiene una combinación de nucleótidos modificados y no modificados como se describe en el documento WO2011/012316. Se notifica que el ARNm descrito en el mismo muestra una estabilidad aumentada y una inmunogenicidad disminuida. En una realización preferida, en un ARNm modificado de este tipo se modifican del 5 al 50 % de los nucleótidos de citidina y del 5 al 50 % de los nucleótidos de uridina. Los nucleótidos que contienen adenosina y guanosina pueden no estar modificados. Los nucleótidos de adenosina y guanosina pueden estar no modificados o parcialmente modificados, y preferiblemente están presentes en forma no modificada. Preferiblemente del 10 al 35 % de los nucleótidos de citidina y uridina se modifican y de manera particularmente preferible el contenido de los nucleótidos de citidina modificados se encuentra en un intervalo del 7,5 al 25 % y el contenido de los nucleótidos de uridina modificados en un intervalo del 7,5 al 25 %. Se ha encontrado que, de hecho, un contenido relativamente bajo, por ejemplo, solo el 10 % cada uno, de nucleótidos de citidina y uridina modificados puede lograr las propiedades deseadas. Se prefiere particularmente que los nucleótidos de citidina modificados sean residuos de 5-metilcitidina y los nucleótidos de uridina modificados sean residuos de 2-tiouridina. Lo más preferiblemente, el contenido de nucleótidos de citidina modificados y el contenido de los nucleótidos de uridina modificados es del 25 %, respectivamente.In a preferred embodiment, the mRNA is an mRNA that contains a combination of modified and unmodified nucleotides. Preferably, it is an mRNA containing a combination of modified and unmodified nucleotides as described in WO2011/012316. The mRNA described therein is reported to show increased stability and decreased immunogenicity. In a preferred embodiment, in an mRNA modified in this type, 5 to 50 % of the cytidine nucleotides and 5 to 50 % of the uridine nucleotides are modified. Nucleotides containing adenosine and guanosine may be unmodified. Adenosine and guanosine nucleotides may be unmodified or partially modified, and are preferably present in unmodified form. Preferably 10 to 35% of the cytidine and uridine nucleotides are modified, and particularly preferably the content of the modified cytidine nucleotides is in a range of 7.5 to 25% and the content of the modified uridine nucleotides in a range of 7.5 to 25%. It has been found that, in fact, a relatively low content, eg only 10% each, of modified cytidine and uridine nucleotides can achieve the desired properties. It is particularly preferred that the modified cytidine nucleotides are 5-methylcytidine residues and the modified uridine nucleotides are 2-thiouridine residues. Most preferably, the content of the modified cytidine nucleotides and the content of the modified uridine nucleotides is 25%, respectively.

En otra realización preferida, el ARNm puede combinarse con sitios de unión a la diana, secuencias de direccionamiento y/o con sitios de unión a micro-ARN, para permitir la actividad del ARNm deseado solo en las células relevantes. En una realización preferida adicional, el ARN puede combinarse con micro-ARN o ARNhc en el sentido de 3' de la cola de poliA 3'.In another preferred embodiment, the mRNA may be combined with target binding sites, targeting sequences and/or with micro-RNA binding sites, to allow activity of the desired mRNA only in relevant cells. In a further preferred embodiment, the RNA may be combined with micro-RNAs or shRNAs downstream of the 3' polyA tail.

Además, el término “ácido(s) nucleico(s)” puede referirse a ADN o ARN o híbridos de los mismos o cualquier modificación de los mismos que se conoce en el estado de la técnica (véanse, por ejemplo, los documentos US 8278036, WO 2013/052523, WO 2011/012316, US 5525711, US 4711955, US 5792608 o EP 302175, (Lorenz et al. Furthermore, the term "nucleic acid(s)" may refer to DNA or RNA or hybrids thereof or any modifications thereof that are known in the art (see, for example, US 8278036 , WO 2013/052523, WO 2011/012316, US 5525711, US 4711955, US 5792608 or EP 302175, (Lorenz et al.

2004, Bioorg Med Chem Lett, 14, 4975-4977; Soutschek et al. 2004, Nature, 432, 173-178) para ejemplos de modificaciones). Tal(es) molécula(s) de ácido nucleico son monocatenarias o bicatenarias, lineales o circulares, naturales o sintéticas, y sin ninguna limitación de tamaño. Por ejemplo, la(s) molécula(s) de ácido nucleico puede(n) ser ADN genómico, ADNc, ARNm, ARN antisentido, ribozima o ARN interferentes pequeños (ARNip), microARN, antagomirs o ARN en horquilla cortos (ARNhc), ARNt o ARN bicatenarios largos o un constructo de ADN que codifica tales ARN o quimeraplastos (Colestrauss et al. 1996, Science, 273, 1386-1389), o aptámeros, repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas (“CRISPR” para la escisión de ADN específica de sitio guiada por ARN) (Cong et al. 2013, Science, 339, 819-823), o A r N y ADN. Dicha(s) molécula(s) de ácido nucleico puede(n) estar en forma de plásmidos, cósmidos, cromosomas artificiales, ADN o ARN viral, ADN de bacteriófago, ARN monocatenario (ARNm) o bicatenario codificante y no codificante y oligonucleótido(s), en la que se incluyen cualquiera de las modificaciones del estado de la técnica en la cadena principal del azúcar y/o en las bases como se describió anteriormente y modificaciones en 3' o 5'. En una realización particularmente preferida, el ácido nucleico es ARN, más preferiblemente ARNm o ARNip.2004, Bioorg Med Chem Lett, 14, 4975-4977; Soutschek et al. 2004, Nature, 432, 173-178) for examples of modifications). Such nucleic acid molecule(s) are single-stranded or double-stranded, linear or circular, natural or synthetic, and without any size limitation. For example, the nucleic acid molecule(s) may be genomic DNA, cDNA, mRNA, antisense RNA, ribozyme or small interfering RNAs (siRNAs), microRNAs, antagomirs, or short hairpin RNAs (shRNAs), tRNA or long double-stranded RNA or a DNA construct encoding such RNA or chimeraplasts (Colestrauss et al. 1996, Science, 273, 1386-1389), or aptamers, clustered regularly interspaced short palindromic repeats ("CRISPR" for cleavage of RNA-guided site-specific DNA) (Cong et al. 2013, Science, 339, 819-823), or RNA and DNA. Said nucleic acid molecule(s) may be in the form of plasmids, cosmids, artificial chromosomes, viral DNA or RNA, bacteriophage DNA, single-stranded or double-stranded coding and non-coding RNA (mRNA) and oligonucleotide(s). ), including any of the prior art modifications to the sugar backbone and/or bases as described above and 3' or 5' modifications. In a particularly preferred embodiment, the nucleic acid is RNA, more preferably mRNA or siRNA.

El(los) ácido(s) nucleico(s) puede(n) contener una secuencia de nucleótidos que codifica un polipéptido que va a expresarse en una célula diana. Pueden usarse métodos que conocen bien los expertos en la técnica para construir moléculas de ácido nucleico recombinantes; véanse, por ejemplo, las técnicas descritas en Sambrook et al., Molecular Cloning A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory (2001) N.Y. y Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, Green Publishing Associates and Wiley Interscience, N.Y. (1989).The nucleic acid(s) may contain a nucleotide sequence that encodes a polypeptide to be expressed in a target cell. Methods well known to those of skill in the art can be used to construct recombinant nucleic acid molecules; see, for example, the techniques described in Sambrook et al., Molecular Cloning A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory (2001) NY and Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, Green Publishing Associates and Wiley Interscience, NY (1989 ).

En una realización preferida, dicho ácido nucleico es un ácido nucleico terapéutica o farmacéuticamente activo que incluye todos los tipos y modificaciones de ácido nucleico enumerados anteriormente y aquellos conocidos por un experto en la técnica que pueden tener un efecto terapéutico o preventivo. En general, pueden lograrse efectos terapéuticos o preventivos mediante la interacción del ácido nucleico con moléculas celulares y orgánulos. Tal interacción sola puede activar, por ejemplo, el sistema inmunitario innato, como es el caso de ciertos oligonucleótidos CpG y secuencias diseñadas para interaccionar específicamente con receptores de tipo toll y otros extra- o intracelulares. Además, la captación o introducción de ácidos nucleicos en células puede estar destinada a conducir a la expresión de secuencias de nucleótidos tales como genes comprendidos en el ácido nucleico, puede estar destinada a la regulación por disminución, el silenciamiento o la desactivación de la expresión génica endógena como consecuencia de la presencia intracelular de un ácido nucleico exógeno introducido, o puede estar destinada a la modificación de secuencias de ácido nucleico endógenas tal como reparación, escisión, inserción o intercambio de bases seleccionadas o de tramos completos de secuencias de ácido nucleico endógenas, o puede estar destinada a la interferencia con prácticamente cualquier proceso celular como consecuencia de la presencia e interacción intracelular de un ácido nucleico exógeno introducido. La sobreexpresión de ácidos nucleicos exógenos introducidos puede estar destinada a compensar o complementar la expresión génica endógena, en particular en casos en los que un gen endógeno es defectuoso o silencioso, conduciendo a un producto ausente, insuficiente o defectuoso o disfuncional de la expresión génica, como es el caso de muchas enfermedades metabólicas y hereditarias como fibrosis quística, hemofilia o distrofia muscular, por nombrar algunas. La sobreexpresión de ácidos nucleicos exógenos introducidos también puede pretender que el producto de la expresión interaccione o interfiera con cualquier proceso celular endógeno tal como la regulación de la expresión génica, transducción de señales y otros procesos celulares. La sobreexpresión de ácidos nucleicos exógenos introducidos también puede estar destinada a dar lugar a una respuesta inmunitaria en el contexto del organismo en el que reside o se hace que resida una célula transfectada o transducida. Ejemplos son la modificación genética de células presentadoras de antígeno tales como células dendríticas para que presenten un antígeno para fines de vacunación. Otros ejemplos son la sobreexpresión de citocinas en tumores para provocar una respuesta inmunitaria específica de tumor. Además, la sobreexpresión de ácidos nucleicos exógenos introducidos también puede estar destinada a generar células modificadas genéticamente de manera transitoria in vivo o ex vivo para terapias celulares tales como células T modificadas o células precursoras o madre u otras para medicina regenerativa.In a preferred embodiment, said nucleic acid is a therapeutically or pharmaceutically active nucleic acid including all types and modifications of nucleic acid listed above and those known to a person skilled in the art that can have a therapeutic or preventive effect. In general, therapeutic or preventive effects can be achieved by the interaction of the nucleic acid with cellular molecules and organelles. Such interaction alone can activate, for example, the innate immune system, as is the case with certain CpG oligonucleotides and sequences designed to specifically interact with toll-like and other extra- or intracellular receptors. Furthermore, the uptake or introduction of nucleic acids into cells may be aimed at leading to the expression of nucleotide sequences such as genes comprised in the nucleic acid, it may be aimed at down-regulation, silencing or inactivation of gene expression. endogenous as a consequence of the intracellular presence of an introduced exogenous nucleic acid, or may be intended for modification of endogenous nucleic acid sequences such as repair, excision, insertion or exchange of selected bases or entire stretches of endogenous nucleic acid sequences, or it may be intended to interfere with virtually any cellular process as a consequence of the intracellular presence and interaction of an introduced exogenous nucleic acid. The overexpression of introduced exogenous nucleic acids may be intended to compensate or complement endogenous gene expression, in particular in cases where an endogenous gene is defective or silent, leading to an absent, insufficient or defective or dysfunctional product of gene expression, as is the case with many metabolic and hereditary diseases such as cystic fibrosis, hemophilia or muscular dystrophy, to name a few. Overexpression of introduced exogenous nucleic acids may also be intended for the expression product to interact or interfere with any endogenous cellular processes such as regulation of gene expression, signal transduction and other cellular processes. Overexpression of introduced exogenous nucleic acids may also be intended to give rise to an immune response in the context of the organism in which a transfected or transduced cell resides or is caused to reside. Examples are the genetic modification of antigen presenting cells such as dendritic cells to present an antigen for vaccination purposes. Other examples are the overexpression of cytokines in tumors to elicit a tumor-specific immune response. In addition, the overexpression of introduced exogenous nucleic acids may also be aimed at generating genetically modified cells. transiently in vivo or ex vivo for cell therapies such as modified T cells or precursor or stem cells or others for regenerative medicine.

La regulación por disminución, el silenciamiento o la desactivación de la expresión génica endógena con fines terapéuticos puede lograrse, por ejemplo, mediante interferencia por ARN (íaRn ), con ribozimas, oligonucleótidos antisentido, ARNt, ARN bicatenario largo donde tal regulación por disminución puede ser específica o inespecífica de secuencia y también puede conducir a la muerte celular como es el caso cuando se introducen ARN bicatenarios largos en células. La regulación por disminución, el silenciamiento o la desactivación de la expresión génica endógena o preexistente puede ser útil en el tratamiento de enfermedades adquiridas, hereditarias o de origen espontáneo, incluyendo infecciones virales y cáncer. También puede preverse que la introducción de ácidos nucleicos en células puede ponerse en práctica como una medida preventiva para prevenir, por ejemplo, infección viral o neoplasias. La regulación por disminución, el silenciamiento o la desactivación de la expresión génica endógena puede ejercerse a nivel transcripcional y a nivel traduccional. Los expertos en la técnica conocen múltiples mecanismos e incluyen, por ejemplo, modificaciones epigenéticas, cambios en la estructura de la cromatina, unión selectiva de factores de transcripción por el ácido nucleico introducido, hibridación del ácido nucleico introducido con secuencias complementarias en ADN genómico, ARNm u otras especies de ARN mediante apareamiento de bases, incluyendo mecanismos de apareamiento de bases no convencionales tales como formación de triple hélice. De manera similar, puede lograrse la reparación génica, cambios de bases o secuencias a nivel genómico y a nivel de ARNm, incluyendo la omisión de exones. Los cambios de bases o secuencias pueden lograrse, por ejemplo, mediante escisión de ADN específica de sitio guiada por ARN, mediante mecanismos de corte y empalme que se aprovechan del corte y empalme en trans, ribozimas de corte y empalme en trans, quimeraplastos, corte y empalme e trans de ARN mediado por espliceosoma o aprovechando intrones redirigidos o de grupo II, o aprovechando la mutagénesis por inserción mediada por virus o aprovechando la inserción genómica dirigida usando sistemas de integrasas procariotas, eucariotas o virales. Como los ácidos nucleicos son los portadores de los planes de construcción de sistemas vivos y como participan en muchos procesos celulares de manera directa e indirecta, en teoría, cualquier proceso celular puede verse influido por la introducción de ácidos nucleicos en células desde el exterior. Notablemente, esta introducción puede llevarse a cabo directamente in vivo y ex vivo en cultivo celular u orgánico seguido de trasplante de órganos o células modificados de este modo en un receptor. Los complejos de la presente invención con ácidos nucleicos como agentes activos pueden ser útiles para todos los fines descritos anteriormente.Downregulation, silencing, or inactivation of endogenous gene expression for therapeutic purposes can be achieved, for example, by RNA interference (iaRn), with ribozymes, antisense oligonucleotides, tRNA, long double-stranded RNA where such downregulation can be sequence-specific or non-specific and can also lead to cell death as is the case when long double-stranded RNAs are introduced into cells. Down-regulation, silencing, or inactivation of pre-existing or endogenous gene expression may be useful in the treatment of acquired, hereditary, or spontaneous diseases, including viral infections and cancer. It can also be envisaged that the introduction of nucleic acids into cells can be practiced as a preventative measure to prevent, for example, viral infection or neoplasms. Down-regulation, silencing, or inactivation of endogenous gene expression can be exerted at the transcriptional level and at the translational level. Multiple mechanisms are known to those skilled in the art and include, for example, epigenetic modifications, changes in chromatin structure, selective binding of transcription factors by the introduced nucleic acid, hybridization of the introduced nucleic acid with complementary sequences in genomic DNA, mRNA or other RNA species by base pairing, including unconventional base pairing mechanisms such as triple helix formation. Similarly, gene repair, base or sequence changes can be achieved at the genomic level and at the mRNA level, including exon skipping. Base or sequence changes can be achieved, for example, by RNA-guided site-specific DNA cleavage, by splicing mechanisms that take advantage of trans-splicing, trans-splicing ribozymes, chimeraplasts, splicing and spliceosome-mediated trans e-splicing of RNA either by exploiting redirected or group II introns, or by exploiting virus-mediated insertional mutagenesis or by exploiting targeted genomic insertion using prokaryotic, eukaryotic, or viral integrase systems. Since nucleic acids are the carriers of the building plans of living systems and since they participate in many cellular processes directly and indirectly, theoretically, any cellular process can be influenced by the introduction of nucleic acids into cells from the outside. Notably, this introduction can be carried out directly in vivo and ex vivo in cell or organ culture followed by transplantation of the organs or cells so modified into a recipient. The complexes of the present invention with nucleic acids as active agents may be useful for all the purposes described above.

ComposiciónComposition

Como se dio a conocer anteriormente, la composición según la invención comprende un ácido nucleico, en particular ARN, preferiblemente ARN monocatenario tal como ARNm, y el copolímero según la invención.As disclosed above, the composition according to the invention comprises a nucleic acid, in particular RNA, preferably single-stranded RNA such as mRNA, and the copolymer according to the invention.

La invención abarca también una composición que consiste en el ácido nucleico, en particular ARN, preferiblemente ARN monocatenario tal como ARNm, y el copolímero según la invención. Sin embargo, la composición también puede comprender componentes adicionales, por ejemplo, componentes para la formulación de lípidos y/o componentes que ejercen una función efectora durante el suministro del ácido nucleico a y dentro de una célula. Normalmente, los pesos combinados del ácido nucleico y el copolímero según la invención representan el 50 % en peso o más, preferiblemente el 70 % en peso o más, del peso total de la composición.The invention also encompasses a composition consisting of the nucleic acid, in particular RNA, preferably single-stranded RNA such as mRNA, and the copolymer according to the invention. However, the composition may also comprise additional components, for example, components for lipid formulation and/or components that exert an effector function during delivery of the nucleic acid to and within a cell. Typically, the combined weights of the nucleic acid and the copolymer according to the invention represent 50% by weight or more, preferably 70% by weight or more, of the total weight of the composition.

Se entenderá que las composiciones según la invención proporcionan generalmente una asociación del ácido nucleico, en particular ARN, preferiblemente ARN monocatenario tal como ARNm, con el copolímero y componentes adicionales opcionales, que se asocian en una entidad finita, lo suficientemente estable como para mantener la asociación de una proporción significativa de dichos componentes hasta alcanzar una diana biológica o los alrededores de una diana biológica durante una aplicación, por ejemplo, durante una ruta deseada de suministro de ácido nucleico, en particular ARN, preferiblemente ARN monocatenario tal como ARNm.It will be understood that the compositions according to the invention generally provide an association of the nucleic acid, in particular RNA, preferably single-stranded RNA such as mRNA, with the copolymer and optional additional components, which are associated into a finite entity, stable enough to maintain the association of a significant proportion of said components to reach a biological target or the vicinity of a biological target during an application, eg, during a desired route of delivery of nucleic acid, in particular RNA, preferably single-stranded RNA such as mRNA.

Debido a la presencia de los grupos amino protonables en el copolímero según la invención, este copolímero puede comprender cargas catiónicas en las unidades de repetición de fórmula (a) y/o (b), de modo que el copolímero forme un catión, normalmente un oligo- o policatión que contiene una pluralidad de restos catiónicos, en presencia de protones, por ejemplo, en agua o disoluciones acuosas, o en presencia de un ácido donador de protones. Por lo tanto, preferiblemente, la composición según la invención contiene o consiste en un complejo de ácido nucleico, en particular ARN, preferiblemente ARN monocatenario tal como ARNm, y un copolímero según la invención que es un copolímero catiónico. Se entenderá que un copolímero catiónico y un ácido nucleico aniónico se asocian generalmente mediante interacción electrostática en un complejo de este tipo. Sin embargo, otras interacciones atractivas también pueden participar en la estabilización del complejo, incluyendo enlaces de hidrógeno y enlaces covalentes.Due to the presence of the protonatable amino groups in the copolymer according to the invention, this copolymer may comprise cationic charges in the repeating units of formula (a) and/or (b), so that the copolymer forms a cation, normally a oligo- or polycation containing a plurality of cationic moieties, in the presence of protons, for example, in water or aqueous solutions, or in the presence of a proton-donating acid. Therefore, preferably, the composition according to the invention contains or consists of a complex of nucleic acid, in particular RNA, preferably single-stranded RNA such as mRNA, and a copolymer according to the invention which is a cationic copolymer. It will be understood that a cationic copolymer and an anionic nucleic acid are generally associated by electrostatic interaction in such a complex. However, other attractive interactions may also participate in the stabilization of the complex, including hydrogen bonds and covalent bonds.

En las composiciones de la presente invención, el copolímero y ácido nucleico, en particular ARN, preferiblemente ARN monocatenario tal como ARNm, están normalmente contenidos, por ejemplo, en una razón en peso de copolímero/peso de ácido nucleico (p/p) de 0,25/1 - 50/1, preferiblemente de 0,5/1 - 30/1, más preferiblemente de 1/1 - 20/1.In the compositions of the present invention, the copolymer and nucleic acid, in particular RNA, preferably single-stranded RNA such as mRNA, are normally contained, for example, in a weight ratio of copolymer/weight of nucleic acid (w/w) of 0.25/1 - 50/1, preferably 0.5/1 - 30/1, more preferably 1/1 - 20/1.

Más preferiblemente, en casos en los que la composición contiene un complejo del ácido nucleico, particularmente ARN, preferiblemente ARN monocatenario tal como ARNm, y un copolímero catiónico según la invención, pueden seleccionarse razones relativas del copolímero y el ácido nucleico, en las composiciones de la invención, considerando el grado de neutralización de carga mutua. En ácido nucleico, particularmente ARN, preferiblemente ARN monocatenario tal como ARNm, el suministro con complejos del ácido nucleico, con un copolímero catiónico, en general, las cantidades del copolímero catiónico se mezclan con una cantidad dada del ácido nucleico, lo que conduce a al menos una neutralización de carga de las cargas negativas del ácido nucleico, preferiblemente a una sobrecompensación de las cargas negativas del ácido nucleico.More preferably, in cases where the composition contains a complex of the nucleic acid, particularly RNA, preferably single-stranded RNA such as mRNA, and a cationic copolymer according to the invention, they may Relative ratios of the copolymer and nucleic acid, in the compositions of the invention, may be selected in consideration of the degree of mutual charge neutralization. In nucleic acid, particularly RNA, preferably single-stranded RNA such as mRNA, the supply with complexes of the nucleic acid, with a cationic copolymer, in general, quantities of the cationic copolymer are mixed with a given quantity of the nucleic acid, leading to al minus a charge neutralization of the negative charges of the nucleic acid, preferably to an overcompensation of the negative charges of the nucleic acid.

Pueden determinarse razones adecuadas entre el copolímero catiónico y el ácido nucleico, particularmente ARN, preferiblemente ARN monocatenario tal como ARNm, mediante ensayos de retardo en gel, métodos de extinción de fluorescencia tales como el ensayo de extinción/desplazamiento de bromuro de etidio, mediante mediciones del tamaño y el potencial zeta de las partículas. Las razones útiles entre el copolímero y el ácido nucleico, particularmente ARN, preferiblemente ARN monocatenario tal como ARNm, generalmente se caracterizan por un retardo al menos parcial, preferiblemente completo del ácido nucleico comprendido en el complejo con el copolímero catiónico cuando se somete a electroforesis en un gel de agarosa, mediante un alto grado de extinción de fluorescencia de colorantes tales como bromuro de etidio, RiboGreen o YOYO cuando se intercalan en los ácidos nucleicos o mediante la formación de (nano)partículas al mezclar el copolímero y el ácido nucleico.Suitable ratios between cationic copolymer and nucleic acid, particularly RNA, preferably single-stranded RNA such as mRNA, can be determined by gel retardation assays, fluorescence quenching methods such as the ethidium bromide quenching/shift assay, by measurements the size and zeta potential of the particles. Useful ratios between the copolymer and the nucleic acid, particularly RNA, preferably single-stranded RNA such as mRNA, are generally characterized by at least partial, preferably complete retardation of the nucleic acid comprised in the complex with the cationic copolymer when subjected to electrophoresis in an agarose gel, by high degree fluorescence quenching of dyes such as ethidium bromide, RiboGreen or YOYO when intercalated into nucleic acids or by the formation of (nano)particles by mixing the copolymer and nucleic acid.

Para composiciones que contienen los copolímeros catiónicos químicamente bien definidos de la presente invención, la razón N/P calculada es un factor adecuado para elegir y definir las razones relativas del copolímero y el ácido nucleico, particularmente ARN, preferiblemente ARN monocatenario tal como ARNm. La razón N/P designa la razón molar de los átomos de nitrógeno protonables en las unidades de repetición (a) y (b) del copolímero de la presente invención con respecto a los grupos fosfato del ácido nucleico en la composición de la presente invención. La razón N/P es un parámetro establecido para la caracterización de tales complejos de ácido nucleico con vehículos catiónicos. El lector experto entenderá que los átomos de nitrógeno en los grupos amino que unen las unidades de repetición (a) y (b) a las unidades de repetición vecinas y los grupos amino terminales se consideran átomos de nitrógeno protonables. Por otro lado, átomos de nitrógeno en enlaces amida (que generalmente no están presentes en los copolímeros de la invención), no contarían como átomos de nitrógeno protonables. Para las composiciones de la presente invención que contienen un copolímero catiónico de la invención y ácido nucleico, particularmente ARN, preferiblemente ARN monocatenario tal como ARNm, la razón N/P puede calcularse convenientemente, por ejemplo, según la fórmulaFor compositions containing the chemically well-defined cationic copolymers of the present invention, the calculated N/P ratio is a suitable factor for choosing and defining the relative ratios of the copolymer and the nucleic acid, particularly RNA, preferably single-stranded RNA such as mRNA. The N/P ratio designates the molar ratio of the protonatable nitrogen atoms in the repeating units (a) and (b) of the copolymer of the present invention to the phosphate groups of the nucleic acid in the composition of the present invention. The N/P ratio is an established parameter for the characterization of such nucleic acid complexes with cationic carriers. The skilled reader will understand that nitrogen atoms in amino groups linking repeating units (a) and (b) to neighboring repeating units and terminal amino groups are considered to be protonatable nitrogen atoms. On the other hand, nitrogen atoms in amide bonds (which are generally not present in the copolymers of the invention), would not count as protonatable nitrogen atoms. For compositions of the present invention containing a cationic copolymer of the invention and nucleic acid, particularly RNA, preferably single-stranded RNA such as mRNA, the N/P ratio can be conveniently calculated, for example, according to the formula

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donde wp es el peso del copolímero en gramos, n es el número de grupos amino protonables por unidad de repetición, Mwp es el peso molecular medio de las unidades de repetición (a) y (b) contenidas en el copolímero, wna es el peso del ácido nucleico en gramos y Mbase es el peso molecular promedio de un nucleótido en el ácido nucleico, por ejemplo, 346 g/mol en el caso de a Rn .where wp is the weight of the copolymer in grams, n is the number of protonatable amino groups per repeating unit, Mwp is the average molecular weight of the repeating units (a) and (b) contained in the copolymer, wna is the weight of nucleic acid in grams and Mbase is the average molecular weight of a nucleotide in the nucleic acid, eg 346 g/mol in the case of a Rn .

Específicamente para los copolímeros de la presente invención, n es 1. Mwp puede calcularse basándose en la razón de las unidades de repetición polimerizadas, por ejemplo, determinada mediante RMN, y sus respectivos pesos moleculares. Por ejemplo, en un copolímero ramificado que contiene unidades polimerizadas (a2) y (b2) con pesos moleculares de 42 g/mol (a2) y 56 g/mol (b2), respectivamente, en una razón molar de (a)/(b) de 0,9/1,0, Mwp se calcula comoSpecifically for the copolymers of the present invention, n is 1. Mwp can be calculated based on the ratio of polymerized repeating units, eg, determined by NMR, and their respective molecular weights. For example, in a branched copolymer containing polymerized units (a2) and (b2) with molecular weights of 42 g/mol (a2) and 56 g/mol (b2), respectively, in a molar ratio of (a)/( b) from 0.9/1.0, Mwp is calculated as

0,9 X42+ -1,0 X 560.9X42+ -1.0X56

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En complejos binarios según la invención que consisten en el copolímero según la invención y el ácido nucleico, particularmente ARN, preferiblemente ARN monocatenario tal como ARNm, para el suministro de ácido nucleico según la invención, deben usarse preferiblemente cantidades relativas del copolímero con respecto al ácido nucleico que proporcionan una razón N/P que da como resultado un potencial zeta positivo de la composición binaria final. En el contexto de la presente invención, para composiciones binarias de la presente invención, se prefieren razones N/P de 1 a 100, más preferidas son razones N/P de 3 a 60 y las más preferidas son razones N/P de 4 a 44.In binary complexes according to the invention consisting of the copolymer according to the invention and nucleic acid, particularly RNA, preferably single-stranded RNA such as mRNA, for the delivery of nucleic acid according to the invention, relative amounts of the copolymer to acid should preferably be used. nucleic acids that provide an N/P ratio that results in a positive zeta potential of the final binary composition. In the context of the present invention, for binary compositions of the present invention, N/P ratios of 1 to 100 are preferred, N/P ratios of 3 to 60 are more preferred, and N/P ratios of 4 to 60 are most preferred. 44.

La composición de la invención comprende opcionalmente otros componentes, en particular, componentes que pueden ejercer una función efectora durante el suministro de ácido nucleico, en particular ARN, preferiblemente ARN monocatenario tal como ARNm, a y dentro de una célula. Tales componentes pueden ser, pero no se limitan a, polianiones, lípidos, policationes distintos de los copolímeros de la presente invención incluyendo péptidos catiónicos, oligómeros o polímeros protectores, poloxámeros (también conocidos como pluronics), poloxaminas, ligandos de direccionamiento, agentes endosomolíticos, péptidos señal y de penetración celular, nanopartículas magnéticas y no magnéticas, inhibidores de ARNasa, colorantes fluorescentes, radioisótopos o agentes de contraste para obtención de imágenes médicas. El término “función efectora” abarca cualquier función que soporte la consecución de un efecto biológico previsto de un ácido nucleico, en particular ARN, preferiblemente ARN monocatenario tal como ARNm, de la composición a o en una diana biológica o en los alrededores de una diana biológica. Por ejemplo, se han formulado composiciones para el suministro de ácido nucleico para que comprendan ácidos nucleicos no codificantes o polianiones distintos de ácido nucleico como materiales de relleno (Kichler et al., 2009. 2005, J Gene Med, 7, 1459­ 1467). Tales materiales de relleno son adecuados para reducir la dosis de un ácido nucleico que tiene un efecto biológico previsto mientras se mantiene la extensión o el grado de ese efecto obtenido a una dosis de ácido nucleico más alta en ausencia de tal material de relleno. También se han usado polianiones distintos de ácido nucleico para obtener expresión génica in vivo prolongada a toxicidad reducida (Uchida et al. 2011, J. Control Release, 155, 296­ 302). Las composiciones de la presente invención también pueden comprender lípidos catiónicos, aniónicos o neutros como es el caso en lipopoliplexos (Li y Huang en “Nonviral Vectors for Gene Therapy”, Academic Press 1999, capítulo 13, 295-303). Además, las composiciones de la presente invención pueden comprender oligo o policationes distintos de los copolímeros de la presente invención. Tales oligo- o policationes adicionales pueden ser útiles para lograr un grado deseado de compactación de un ácido nucleico o, en el caso de péptidos policatiónicos, pueden tener una función de señal de localización nuclear tal como se describió anteriormente (Ritter et al. 2003, J Mol Med, 81, 708­ 717). Polímeros protectores tales como poli(etilenglicol) (PEG) también pueden estar comprendidos en las composiciones de la presente invención y se usan con frecuencia para estabilizar poliplexos y lipoplexos contra la agregación y/o interacciones no deseadas en un entorno biológico (opsonización), por ejemplo, interacciones con componentes séricos, células sanguíneas o matriz extracelular. La protección también puede ser adecuada para reducir la toxicidad de las composiciones que comprenden ácidos nucleicos (Finsinger et al. 2000, Gene Ther, 7, 1183­ 1192). Polímeros protectores tales como PEG pueden acoplarse covalentemente de manera directa a los copolímeros de la presente invención. El acoplamiento puede lograrse, por ejemplo, a grupos terminales (c), o a un grupo amino de las unidades de repetición de fórmulas (a1), (b1) o (b3).The composition of the invention optionally comprises other components, in particular components that can exert an effector function during the delivery of nucleic acid, in particular RNA, preferably single-stranded RNA such as mRNA, to and within a cell. Such components may be, but are not limited to, polyanions, lipids, polycations other than the copolymers of the present invention including cationic peptides, protective oligomers or polymers, poloxamers (also known as pluronics), poloxamines, targeting ligands, endosomolytic agents, signal and cell-penetrating peptides, magnetic and non-magnetic nanoparticles, RNase inhibitors, fluorescent dyes, radioisotopes or contrast agents for medical imaging. The term "effector function" encompasses any function that supports the achievement of an effect. biological target of a nucleic acid, in particular RNA, preferably single-stranded RNA such as mRNA, of the composition to or in a biological target or in the vicinity of a biological target. For example, nucleic acid delivery compositions have been formulated to comprise antisense nucleic acids or non-nucleic acid polyanions as fillers (Kichler et al., 2009, 2005, J Gene Med, 7, 1459-1467). Such fillers are suitable for reducing the dose of a nucleic acid having an intended biological effect while maintaining the extent or degree of that effect obtained at a higher dose of nucleic acid in the absence of such filler. Non-nucleic acid polyanions have also been used to obtain prolonged in vivo gene expression at reduced toxicity (Uchida et al. 2011, J. Control Release, 155, 296-302). The compositions of the present invention may also comprise cationic, anionic or neutral lipids as is the case in lipopolyplexes (Li and Huang in "Nonviral Vectors for Gene Therapy", Academic Press 1999, chapter 13, 295-303). In addition, the compositions of the present invention may comprise oligo or polycations other than the copolymers of the present invention. Such additional oligo- or polycations may be useful in achieving a desired degree of compaction of a nucleic acid or, in the case of polycationic peptides, may have a nuclear localization signal function as previously described (Ritter et al. 2003, J Mol Med, 81, 708-717). Protective polymers such as polyethylene glycol (PEG) may also be comprised in the compositions of the present invention and are often used to stabilize polyplexes and lipoplexes against aggregation and/or unwanted interactions in a biological environment (opsonization), e.g. example, interactions with serum components, blood cells or extracellular matrix. Protection may also be suitable to reduce the toxicity of compositions comprising nucleic acids (Finsinger et al. 2000, Gene Ther, 7, 1183-1192). Protective polymers such as PEG can be directly covalently coupled to the copolymers of the present invention. The coupling can be achieved, for example, to terminal groups (c), or to an amino group of the repeating units of formulas (a1), (b1) or (b3).

Se ha encontrado que derivados de polivinilo tales como PVP y poloxámeros son útiles para mejorar la transfección tras la inyección intramuscular (Mumper et al. 1996, Pharm Res, 13, 701-709, Lemieux et al. 2000, Gene Ther, 7, 986­ 991) y, por lo tanto, puede ser útil que estén comprendidos en las composiciones de la presente invención.Polyvinyl derivatives such as PVP and poloxamers have been found to be useful in enhancing transfection following intramuscular injection (Mumper et al. 1996, Pharm Res, 13, 701-709, Lemieux et al. 2000, Gene Ther, 7, 986 991) and therefore may be usefully encompassed in the compositions of the present invention.

Ligandos de direccionamiento que incluyen anticuerpos comprendidos en composiciones para el suministro de ácido nucleico son útiles para la transfección preferente y mejorada de células diana (Philipp y Wagner en “Gene and Cell Therapy - Therapeutic Mechanisms and Strategy”, 3a edición, capítulo 15. CRC Press, Taylor & Francis Group LLC, Boca Raton 2009). Un ligando de direccionamiento puede ser cualquier compuesto que confiera a las composiciones de la presente invención una función de reconocimiento de diana y/o unión a la diana de una manera directa o indirecta. En términos más generales, una diana es una estructura biológica distinta a la que un ligando de direccionamiento puede unirse específicamente a través de la interacción molecular y donde tal unión conducirá finalmente a la acumulación preferente del ácido nucleico comprendido en la composición en un tejido diana y/o a o en una célula diana. De manera similar a las cadenas de p Eg , pueden acoplarse ligandos de direccionamiento, por ejemplo, a grupos terminales (c), o a un grupo amino de las unidades de repetición de fórmulas (a1), (b1) o (b3).Targeting ligands including antibodies comprised in nucleic acid delivery compositions are useful for preferential and enhanced transfection of target cells (Philipp and Wagner in "Gene and Cell Therapy - Therapeutic Mechanisms and Strategy," 3rd edition, chapter 15. CRC Press, Taylor & Francis Group LLC, Boca Raton 2009). A targeting ligand can be any compound that confers target recognition and/or target binding function to the compositions of the present invention in a direct or indirect manner. In more general terms, a target is a distinct biological structure to which a targeting ligand can specifically bind through molecular interaction and where such binding will ultimately lead to the preferential accumulation of the nucleic acid comprised in the composition in a target tissue and /oao in a target cell. Similar to the pEg chains, targeting ligands can be coupled, for example, to terminal groups (c), or to an amino group of the repeating units of formulas (a1), (b1) or (b3).

Además, agentes endosomolíticos tales como péptidos endosomolíticos (Plank et al. 1998, Adv Drug Deliv Rev, 34, 21-35) o cualquier otro compuesto que sea adecuado para mejorar la liberación endosómica de un ácido nucleico sometido a endocitosis son componentes útiles de las composiciones de la presente invención. De manera similar, péptidos de penetración en células (en otro contexto también conocidos como dominios de transducción de proteínas) (Lindgren et al. 2000, Trends Pharmacol Sci, 21, 99-103) pueden ser componentes útiles de la composición de la presente invención para mediar en el suministro intracelular de un ácido nucleico. El denominado péptido TAT se encuentra dentro de esta clase y también tiene función de localización nuclear (Rudolph et al. 2003, J Biol Chem, 278, 11411-11418).In addition, endosomolytic agents such as endosomolytic peptides (Plank et al. 1998, Adv Drug Deliv Rev, 34, 21-35) or any other compound that is suitable for enhancing endosomal release of an endocytosed nucleic acid are useful components of compositions of the present invention. Similarly, cell-penetrating peptides (in another context also known as protein transduction domains) (Lindgren et al. 2000, Trends Pharmacol Sci, 21, 99-103) may be useful components of the composition of the present invention. to mediate the intracellular delivery of a nucleic acid. The so-called TAT peptide is within this class and also has nuclear localization function (Rudolph et al. 2003, J Biol Chem, 278, 11411-11418).

Las nanopartículas magnéticas que pueden estar comprendidas en las composiciones de la presente invención son útiles para el direccionamiento físico del suministro por fuerza magnética y para una mejora drástica de la eficiencia de la transferencia de ácido nucleico, un mecanismo también conocido como magnetofección (documento EP1297169; Plank et al. 2011, Adv Drug Deliv Rev, 63, 1300-1331). De manera similar, una composición de la presente invención también puede ser una microburbuja no magnética o magnética usada para la potenciación física y el direccionamiento del suministro de ácido nucleico a través de ultrasonidos y opcionalmente la aplicación de un campo magnético (Holzbach et al. 2010, J Cell Mol Med, 14, 587-599, Vlaskou et al. 2010, Adv Funct Mater, 20, 3881-3894). Pueden usarse ventajosamente puntos cuánticos (Zintchenko et al. 2009, Mol Ther, 17, 1849-1856), trazadores radiactivos y agentes de contraste para la obtención de imágenes médicas para rastrear el suministro de ácidos nucleicos y para determinar la biodistribución de composiciones para el suministro de ácidos nucleicos. En resumen, se han descrito numerosos efectores para el suministro de ácido nucleico y pueden ser componentes útiles en composiciones que comprenden ácido nucleico, en particular ARN, preferiblemente ARN monocatenario tal como ARNm y un copolímero según la invención.The magnetic nanoparticles that may be comprised in the compositions of the present invention are useful for physical targeting of delivery by magnetic force and for dramatically improving the efficiency of nucleic acid transfer, a mechanism also known as magnetofection (EP1297169; Plank et al., 2011, Adv Drug Deliv Rev, 63, 1300-1331). Similarly, a composition of the present invention may also be a non-magnetic or magnetic microbubble used for physical enhancement and targeting of nucleic acid delivery via ultrasound and optional application of a magnetic field (Holzbach et al. 2010 , J Cell Mol Med, 14, 587-599, Vlaskou et al., 2010, Adv Funct Mater, 20, 3881-3894). Quantum dots (Zintchenko et al. 2009, Mol Ther, 17, 1849-1856), radioactive tracers, and medical imaging contrast agents can be advantageously used to track the delivery of nucleic acids and to determine the biodistribution of compositions for the supply of nucleic acids. In summary, numerous effectors for nucleic acid delivery have been described and may be useful components in compositions comprising nucleic acid, in particular RNA, preferably single-stranded RNA such as mRNA and a copolymer according to the invention.

Los expertos en la técnica saben bien que existe un gran grado de flexibilidad con respecto a la cantidad de sustancia de cada componente comprendido en la composición según la presente invención. Por ejemplo, se han descrito los denominados poliplexos binarios monomoleculares para ADN plasmídico, donde la composición consiste en nanopartículas formadas tras la mezcla del policatión y el ADN plasmídico que comprenden exactamente una única molécula de ADN plasmídico y tantas moléculas de policatión como se requieran para la neutralización de carga o la sobrecompensación de carga (positiva con respecto a negativa) (DeRouchey et al. 2006, J Phys Chem B.Those skilled in the art are well aware that a great degree of flexibility exists with respect to the amount of substance of each component comprised in the composition according to the present invention. For example, the so-called monomolecular binary polyplexes for plasmid DNA have been described, where the composition consists of nanoparticles formed after mixing the polycation and the plasmid DNA that comprise exactly a single molecule of plasmid DNA and as many polycation molecules as are required for the charge neutralization or charge overcompensation (positive versus negative) (DeRouchey et al. 2006, J Phys Chem B.

110(10):4548-54). Para PEI-ADN, complejos a razones N/P que a menudo se usan en transfecciones, se encontró por espectroscopía de correlación de fluorescencia que contienen en promedio 3,5 (+/-1) moléculas de plásmido de ADN y 30 moléculas de PEI, mientras que aproximadamente el 86 % de las moléculas de PEI usadas para preparar los complejos estaban en forma libre (Clamme et al. 2003, Biophys J 84,1960-1968). En el otro extremo, se encontró que complejos agregados de PEI y ADN plasmídico, que comprenden supuestamente un gran número (de decenas a cientos) de las moléculas componentes tuvieron un mejor rendimiento en la transfección que pequeñas nanopartículas diferenciadas de PEI-ADN (Ogris et al. 1998, Gene Ther, 5, 1425-1433; Ogris et al. 2001, Aa PS PharmSci, 3, E21). Por lo tanto, la composición según la presente invención puede ser una partícula, en particular una nanopartícula que comprende unas pocas moléculas de ácidos nucleicos, en particular ARN, preferiblemente ARN monocatenario tal como ARNm, pero también pueden ser un objeto macroscópico tal como un precipitado o un polvo seco que comprende un enorme número de moléculas de ácido nucleico, en particular ARN, preferiblemente ARN monocatenario tal como ARNm. En resumen, las composiciones de la presente invención se caracterizan por las razones de entrada de sus componentes antes del autoensamblaje. Las razones en p/p de entrada típicas de los componentes individuales en relación con el componente de ácido nucleico, en particular ARN, preferiblemente ARN monocatenario tal como ARNm, están entre 1 y 50. La razón N/P es una medida adecuada de la razón de entrada para composiciones binarias que contienen el copolímero de la invención y el ácido nucleico, en particular ARN, preferiblemente ARN monocatenario tal como ARNm cuando el copolímero está químicamente bien definido. Como se indicó anteriormente, se prefieren valores para la razón N/P de 1 a 100, más preferidas son razones N/P de 3 a 60, y las más preferidas son razones N/P de 4 a 44.110(10):4548-54). For PEI-DNA, complexes at N/P ratios that are often used in transfections, were found by fluorescence correlation spectroscopy to contain on average 3.5 (+/-1) plasmid DNA molecules and 30 PEI molecules. , while approximately 86% of the PEI molecules used to prepare the complexes were in the free form (Clamme et al. 2003, Biophys J 84, 1960-1968). At the other extreme, aggregate complexes of PEI and plasmid DNA, putatively comprising a large number (tens to hundreds) of the component molecules, were found to have better transfection performance than small, discrete PEI-DNA nanoparticles (Ogris et al. al 1998, Gene Ther, 5, 1425-1433; Ogris et al 2001, Aa PS PharmSci, 3, E21). Therefore, the composition according to the present invention can be a particle, in particular a nanoparticle comprising a few nucleic acid molecules, in particular RNA, preferably single-stranded RNA such as mRNA, but can also be a macroscopic object such as a precipitate. or a dry powder comprising a large number of nucleic acid molecules, in particular RNA, preferably single-stranded RNA such as mRNA. In summary, the compositions of the present invention are characterized by the input rates of their components prior to self-assembly. Typical input w/w ratios of the individual components relative to the nucleic acid component, in particular RNA, preferably single-stranded RNA such as mRNA, are between 1 and 50. The N/P ratio is a suitable measure of the input ratio for binary compositions containing the copolymer of the invention and the nucleic acid, in particular RNA, preferably single-stranded RNA such as mRNA when the copolymer is chemically well defined. As indicated above, values for the N/P ratio of 1 to 100 are preferred, more preferred are N/P ratios of 3 to 60, and most preferred are N/P ratios of 4 to 44.

Si la composición de la presente invención comprende componentes adicionales, una asignación de una razón N/P puede ser ambigua. En este caso, se determinan razones de entrada adecuadas mediante experimentos que incluyen, pero no se limitan a, ensayos de retardo en gel, ensayos de extinción de fluorescencia tales como el ensayo de extinción/desplazamiento de bromuro de etidio, por mediciones de tamaño de partícula y potencial zeta de las partículas y por ensayos funcionales tales como ensayos de transfección como se describe en el presente documento. En complejos ternarios que comprenden un polianión adicional o polímeros protectores, la razón de carga neta (positiva con respecto a negativa) puede ser menor de 1 y el potencial zeta puede ser neutro o negativo.If the composition of the present invention comprises additional components, an assignment of an N/P ratio may be ambiguous. In this case, suitable input ratios are determined by experiments including, but not limited to, gel retardation assays, fluorescence quenching assays such as the ethidium bromide quenching/shift assay, by measurements of particle size particle size and zeta potential of the particles and by functional assays such as transfection assays as described herein. In ternary complexes comprising additional polyanion or protective polymers, the ratio of net charge (positive to negative) may be less than 1 and the zeta potential may be neutral or negative.

La composición de la invención puede producirse como se describe a continuación. Normalmente, el ácido nucleico, en particular ARN, preferiblemente ARN monocatenario tal como ARNm con una carga negativa y los copolímeros de la presente invención preferiblemente en forma catiónica pueden autoensamblarse cuando se ponen en contacto especialmente en un disolvente adecuado. Después del proceso de autoensamblaje, la composición de la presente invención puede separarse de cualquier componente no incorporado y en la misma etapa el medio de suspensión puede reemplazarse por centrifugación o por ultrafiltración o cromatografía de exclusión molecular o diálisis o cualquier método relacionado. La estequiometría de los componentes de la composición de la presente invención, purificados o no purificados, puede determinarse mediante una variedad de métodos analíticos que incluyen métodos espectroscópicos tales como espectrometría UV/VIS o espectroscopía de correlación de fluorescencia (DeRouchey et al. 2006, J Phys Chem B. 110(10):4548-54), por fluorescencia ortogonal o marcaje con radioisótopos de los componentes individuales, mediante espectroscopía de RMN e IR o análisis cromatográfico y cuantificación tras el desensamblaje de la composición. El desensamblaje puede lograrse, por ejemplo, mediante la adición de un exceso de polianión tal como heparina como se describe en el presente documento o sulfato de condroitina o mediante la adición de dodecilsulfato de sodio.The composition of the invention can be produced as described below. Typically, nucleic acid, in particular RNA, preferably single-stranded RNA such as mRNA with a negative charge, and the copolymers of the present invention preferably in cationic form can self-assemble when contacted especially in a suitable solvent. After the self-assembly process, the composition of the present invention can be separated from any unincorporated components and in the same step the suspension medium can be replaced by centrifugation or by ultrafiltration or size exclusion chromatography or dialysis or any related method. The stoichiometry of the components of the composition of the present invention, purified or unpurified, can be determined by a variety of analytical methods including spectroscopic methods such as UV/VIS spectrometry or fluorescence correlation spectroscopy (DeRouchey et al. 2006, J Phys Chem B. 110(10):4548-54), by orthogonal fluorescence or radioisotope labeling of the individual components, by NMR and IR spectroscopy or chromatographic analysis and quantification after disassembly of the composition. Disassembly can be achieved, for example, by the addition of excess polyanion such as heparin as described herein or chondroitin sulfate or by the addition of sodium dodecyl sulfate.

La presente invención también se refiere a un método para producir la composición de la invención. Copolímeros según la presente invención pueden producirse y purificarse como se describe en el presente documento. Los copolímeros pueden almacenarse en disolución acuosa o en forma seca, tal como un polvo seco, en cuyo caso pueden redisolverse en medio acuoso, preferiblemente agua, antes de producir la composición. El pH de la disolución se ajusta a neutro o ligeramente ácido (hasta pH 4,5) con un ácido, preferiblemente con ácido clorhídrico o cítrico, si se requiere. En el caso del ARN, preferiblemente ARN monocatenario tal como ARNm, estando el ácido nucleico comprendido en la composición, se prefiere que el pH se ajuste a de aproximadamente 4,5 a 5,5, preferiblemente a de aproximadamente 4,9 a 5,1, más preferiblemente a aproximadamente 5,0. Los ácidos nucleicos se producen y purifican según el estado de la técnica bien conocido por el experto en la técnica. El ácido nucleico se proporciona como disolución en medio acuoso, preferiblemente agua. Opcionalmente, o bien el copolímero o bien el ARN como ácido nucleico o ambos están químicamente unidos con moléculas efectoras tales como ligandos de direccionamiento, péptidos señal, péptidos de penetración en células, sustancias endosomolíticas o polímeros protectores. Sin embargo, dependiendo de la naturaleza química de las moléculas efectoras, pueden no necesitar estar unidos por enlace químico, sino que pueden incorporarse en la composición de la presente invención por autoensamblaje basado en unión no covalente, es decir, interacción electrostática, hidrófoba o de Van-der-Waals con cualquiera de los otros componentes de la composición. Para este propósito, puede ser ventajoso ajustar la fuerza iónica, el tipo de contraión, el pH o el contenido de disolvente orgánico de disoluciones de componentes individuales.The present invention also relates to a method for producing the composition of the invention. Copolymers according to the present invention can be produced and purified as described herein. The copolymers can be stored in aqueous solution or in dry form, such as a dry powder, in which case they can be redissolved in aqueous medium, preferably water, before producing the composition. The pH of the solution is adjusted to neutral or slightly acidic (up to pH 4.5) with an acid, preferably hydrochloric or citric acid, if required. In the case of RNA, preferably single-stranded RNA such as mRNA, the nucleic acid being comprised in the composition, it is preferred that the pH be adjusted to about 4.5 to 5.5, preferably about 4.9 to 5, 1, more preferably about 5.0. Nucleic acids are produced and purified according to the state of the art well known to those skilled in the art. The nucleic acid is provided as a solution in aqueous medium, preferably water. Optionally, either the copolymer or the RNA as nucleic acid or both are chemically linked with effector molecules such as targeting ligands, signal peptides, cell-penetrating peptides, endosomolytic substances or protective polymers. However, depending on the chemical nature of the effector molecules, they may not need to be chemically bonded, but may be incorporated into the composition of the present invention by self-assembly based on non-covalent bonding, i.e., electrostatic, hydrophobic, or bonding interaction. Van-der-Waals with any of the other components of the composition. For this purpose, it may be advantageous to adjust the ionic strength, the type of counterion, the pH or the organic solvent content of individual component solutions.

Como alternativa al procedimiento de mezclado descrito anteriormente, el ácido nucleico, en particular ARN, preferiblemente ARN monocatenario tal como ARNm, y el componente de copolímero pueden mezclarse con un dispositivo automatizado para micromezclado tal como se describe, por ejemplo, por Hirota et al. (Hirota et al. 1999, Biotechniques, 27, 286-290) o Kasper et al. (Kasper et al. 2011, Eur J Pharm Biopharm, 77, 182-185) o por focalización microfluídica tal como se revisa por Xuan et al. (Xuan et al. 2010, Microfluidics and nanofluidics, 9, 1-16).As an alternative to the mixing procedure described above, the nucleic acid, in particular RNA, preferably single-stranded RNA such as mRNA, and the copolymer component can be mixed with an automated micromixing device as described, for example, by Hirota et al. (Hirota et al. 1999, Biotechniques, 27, 286-290) or Kasper et al. (Kasper et al. 2011, Eur J Pharm Biopharm, 77, 182-185) or by targeting microfluidics as reviewed by Xuan et al. (Xuan et al. 2010, Microfluidics and nanofluidics, 9, 1-16).

La composición de la presente invención que comprende ácido nucleico, en particular ARN, preferiblemente ARN monocatenario tal como ARNm, entonces puede prepararse por autoensamblaje tras mezclar las disoluciones de los componentes. El autoensamblaje puede lograrse mediante mezclado a mano usando pipeteo y agitación/agitación con vórtex o usando un dispositivo automatizado para micromezclado tal como se describe, por ejemplo, por Hirota et al. (Hirota et al. 1999, Biotechniques, 27, 286-290) o Kasper et al. (Kasper et al. 2011, Eur J Pharm Biopharm, 77, 182­ 185) o por focalización microfluídica tal como se revisa por Xuan et al. (Xuan et al. 2010, Microfluidics and nanofluidics, 9, 1-16). Si la composición de la presente invención comprende componentes adicionales además del ácido nucleico, en particular ARN, preferiblemente ARN monocatenario tal como ARNm, y el copolímero de la presente invención, puede requerirse mezclado secuencial. En este caso, puede añadirse cualquier componente adicional después del autoensamblaje del copolímero y el ácido nucleico, o puede añadirse a cualquiera de estos antes de mezclar. La secuencia más adecuada de las etapas de mezclado dependerá de la naturaleza química de los componentes adicionales. Por ejemplo, si el componente adicional está cargado negativamente, puede ser lo más adecuado añadirlo al componente de ácido nucleico antes de mezclarlo con el copolímero o a un complejo preformado del copolímero y el ácido nucleico, donde el copolímero de la presente invención está presente en exceso en cuanto a la razón de cargas positivas con respecto a la suma de las cargas negativas del ácido nucleico y el componente adicional aniónico. A la inversa, si el componente adicional es catiónico, puede ser lo más adecuado añadirlo al copolímero de la invención antes de mezclarlo con el ácido nucleico. O puede usarse en una estequiometría para neutralizar parcialmente las cargas negativas del ácido nucleico seguido de mezclado con la disolución del copolímero de la presente invención. En el caso de ácido nucleico, en particular ARN, preferiblemente ARN monocatenario tal como ARNm que comprende complejos para magnetofección, se ha demostrado que la agregación coloidal inducida por sal es un medio adecuado para preparar composiciones que comprenden un ácido nucleico, un policatión o un lípido catiónico y partículas magnéticas (documento EP1297169). En el caso especial del ácido nucleico, en particular ARN, preferiblemente ARN monocatenario tal como ARNm, siendo el componente un oligonucleótido catiónico, puede usarse un polianión para autoensamblar el copolímero de la presente invención con el ácido nucleico. En este caso, el copolímero de la presente invención se mezcla con el oligonucleótido catiónico seguido de mezclado con el polianión. Resultará evidente para el experto en la técnica que hay numerosas opciones de formulación disponibles para obtener la composición de la presente invención. Las concentraciones de los componentes individuales se eligen según el uso previsto de la composición de la presente invención. Parámetros relevantes son la concentración final del ácido nucleico, en particular ARN, preferiblemente ARN monocatenario tal como componente de ARNm y la razón de componentes tal como se describió anteriormente. Para el suministro de ácido nucleico, en particular ARN, preferiblemente ARN monocatenario tal como de ARNm en cultivo celular, generalmente se prefieren concentraciones finales de ácido nucleico de entre 1 y 100 |ig/ml. Para las aplicaciones in vivo, las concentraciones finales de ácido nucleico a modo de ejemplo útiles pueden ser de hasta 5 mg/ml.The composition of the present invention comprising nucleic acid, in particular RNA, preferably single-stranded RNA such as mRNA, can then be prepared by self-assembly after mixing the component solutions. Self-assembly can be achieved by hand mixing using pipetting and vortexing/agitation or by using an automated micromixing device as described, for example, by Hirota et al. (Hirota et al. 1999, Biotechniques, 27, 286-290) or Kasper et al. (Kasper et al. 2011, Eur J Pharm Biopharm, 77, 182-185) or by microfluidic targeting as reviewed by Xuan et al. (Xuan et al. 2010, Microfluidics and nanofluidics, 9, 1-16). If the composition of the present invention comprises additional components in addition to nucleic acid, in particular RNA, preferably single-stranded RNA such as mRNA, and the copolymer of the present invention, sequential mixing may be required. In this case, any additional components may be added after self-assembly of the copolymer and nucleic acid, or may be added to either prior to mixing. The most suitable sequence of mixing steps will depend on the chemical nature of the additional components. For example, if the additional component is negatively charged, it may be most suitable to add it to the nucleic acid component prior to mixing with the copolymer or to a preformed complex of the copolymer and nucleic acid, where the copolymer of the present invention is present in excess. in terms of the ratio of positive charges to the sum of the negative charges of the nucleic acid and the additional anionic component. Conversely, if the additional component is cationic, it may be most suitable to add it to the copolymer of the invention before mixing it with the nucleic acid. Or it can be used in a stoichiometry to partially neutralize the negative charges of the nucleic acid followed by mixing with the copolymer solution of the present invention. In the case of nucleic acid, in particular RNA, preferably single-stranded RNA such as mRNA comprising complexes for magnetofection, salt-induced colloidal aggregation has been shown to be a suitable means of preparing compositions comprising a nucleic acid, a polycation or a cationic lipid and magnetic particles (EP1297169). In the special case of nucleic acid, in particular RNA, preferably single-stranded RNA such as mRNA, the component being a cationic oligonucleotide, a polyanion may be used to self-assemble the copolymer of the present invention with the nucleic acid. In this case, the copolymer of the present invention is mixed with the cationic oligonucleotide followed by mixing with the polyanion. It will be apparent to those skilled in the art that numerous formulation options are available to obtain the composition of the present invention. The concentrations of the individual components are chosen according to the intended use of the composition of the present invention. Relevant parameters are the final concentration of the nucleic acid, in particular RNA, preferably single-stranded RNA as mRNA component and the ratio of components as described above. For delivery of nucleic acid, in particular RNA, preferably single-stranded RNA such as mRNA in cell culture, final nucleic acid concentrations of between 1 and 100 µg/ml are generally preferred. For in vivo applications, useful exemplary final nucleic acid concentrations can be up to 5 mg/mL.

La composición de la presente invención puede almacenarse en suspensión acuosa o puede secarse. Por lo tanto, en una realización preferida, la composición de la presente invención se almacena en forma seca, opcionalmente forma secada por congelación (liofilizada). En una realización más preferida, el complejo o la composición secada o liofilizada también comprende un lioprotector. Los lioprotectores son moléculas que protegen el material secado (por congelación). Tales moléculas son normalmente compuestos polihidroxílicos tales como azúcares (mono-, di- y polisacáridos), polialcoholes y sus derivados. Se sabe que la trehalosa y la sacarosa son protectores naturales para los procesos de secado. La trehalosa se produce por una variedad de plantas, hongos y animales invertebrados que permanecen en un estado de animación suspendida durante períodos de sequía (también conocida como anhidrobiosis). Azúcares tales como trehalosa, lactosa, rafinosa, sacarosa, manosa, sorbitol, manitol, xilitol, polietilenglicol, dextrinas, urea, maltodextrinas, fructanos, maltooligosacáridos, mano-oligosacáridos, cicloinulohexaosa, hidroxietilalmidón, dextranos, inulina, polivinilpirrolidona o aminoácidos tales como triptófano, glicina y fenilalanina son lioprotectores particularmente adecuados en el alcance de la presente invención. Lo más preferiblemente, se usa trehalosa en este contexto.The composition of the present invention can be stored in aqueous suspension or can be dried. Therefore, in a preferred embodiment, the composition of the present invention is stored in dry, optionally freeze-dried (lyophilized) form. In a more preferred embodiment, the dried or lyophilized complex or composition also comprises a lyoprotectant. Lyoprotectants are molecules that protect (freeze-dried) material. Such molecules are normally polyhydroxy compounds such as sugars (mono-, di- and polysaccharides), polyalcohols and their derivatives. Trehalose and sucrose are known to be natural protectants for drying processes. Trehalose is produced by a variety of plants, fungi, and invertebrate animals that remain in a state of suspended animation during periods of drought (also known as anhydrobiosis). Sugars such as trehalose, lactose, raffinose, sucrose, mannose, sorbitol, mannitol, xylitol, polyethylene glycol, dextrins, urea, maltodextrins, fructans, maltooligosaccharides, manno-oligosaccharides, cycloinulohexaose, hydroxyethyl starch, dextrans, inulin, polyvinylpyrrolidone or amino acids such as tryptophan, Glycine and phenylalanine are particularly suitable lyoprotectants within the scope of the present invention. Most preferably trehalose is used in this context.

Aspectos farmacéuticosPharmaceutical aspects

La composición de la presente invención o el copolímero de la presente invención puede usarse para suministrar un ácido nucleico, en particular ARN, preferiblemente ARN monocatenario tal como ARNm, al tejido o al interior de una célula diana. El término “suministrar un ácido nucleico, en particular ARN, preferiblemente ARN monocatenario tal como ARNm, a una célula” significa preferiblemente la transferencia del ácido nucleico, en particular ARN, preferiblemente ARN monocatenario tal como ARNm, al interior de la célula. Dicho uso puede ser in vivo o in vitro. The composition of the present invention or the copolymer of the present invention can be used to deliver a nucleic acid, in particular RNA, preferably single-stranded RNA such as mRNA, to target tissue or into a target cell. The term "delivering a nucleic acid, in particular RNA, preferably single-stranded RNA such as mRNA, to a cell" preferably means the transfer of the nucleic acid, in particular RNA, preferably single-stranded RNA such as mRNA, into the cell. Such use may be in vivo or in vitro.

Las composiciones de la presente invención pueden usarse también en un método para suministrar un ácido nucleico, en particular ARN, preferiblemente ARN monocatenario tal como ARNm, a una célula o tejido diana que comprende la etapa de poner en contacto una composición según la invención con la célula o tejido diana. Un método de este tipo puede llevarse a cabo in vitro o in vivo. El método in vivo no se reivindica. La puesta en contacto puede lograrse por medios y métodos conocidos por el experto en la técnica. Por ejemplo, si el método se lleva a cabo in vitro, la puesta en contacto puede lograrse cultivando las células en presencia de la composición en el medio de cultivo o añadiendo la composición a las células. Si el método se lleva a cabo in vivo, la puesta en contacto con células o tejidos puede lograrse, por ejemplo, mediante la administración de la composición a un individuo por vías de administración conocidas por el experto en la técnica, en particular por cualquier vía de administración que se emplee habitualmente en el campo de la terapia genética. Las posibles formas de formular la composición y de administrarla a un individuo también se describen adicionalmente a continuación.The compositions of the present invention may also be used in a method of delivering a nucleic acid, in particular RNA, preferably single-stranded RNA such as mRNA, to a target cell or tissue comprising the step of contacting a composition according to the invention with the target cell or tissue. Such a method can be carried out in vitro or in vivo. The in vivo method is not claimed. Contacting can be achieved by means and methods known to those skilled in the art. For example, if the method is carried out in vitro, contacting can be achieved by culturing the cells in the presence of the composition in the culture medium or by adding the composition to the cells. If the method is carried out in vivo, contacting with cells or tissues can be achieved, for example, by administering the composition to an individual by routes of administration. known to those skilled in the art, in particular by any route of administration that is commonly used in the field of gene therapy. Possible ways of formulating the composition and administering it to an individual are also further described below.

El término “in vivo" se refiere a cualquier aplicación que se efectúa al cuerpo de un organismo vivo en la que dicho organismo es preferiblemente multicelular, más preferiblemente un mamífero y lo más preferiblemente un ser humano. El término “in vitro" se refiere a cualquier aplicación que se efectúa a partes del cuerpo de un organismo vivo aisladas y fuera de dicho organismo, por ejemplo, células, tejidos y órganos, en la que dicho organismo es preferiblemente multicelular, más preferiblemente un mamífero y lo más preferiblemente un ser humano.The term "in vivo" refers to any application to the body of a living organism wherein said organism is preferably multicellular, more preferably a mammal, and most preferably a human. The term "in vitro" refers to any application to body parts of a living organism isolated from and outside of said organism, eg, cells, tissues, and organs, wherein said organism is preferably multicellular, more preferably a mammal, and most preferably a human.

La presente invención también se refiere a una composición farmacéutica que comprende la composición según la invención y opcionalmente un portador y/o diluyente farmacéuticamente aceptable. En este contexto, se entenderá que la composición según la invención como se define en el presente documento puede ser/puede usarse como una composición farmacéutica por sí sola. El término “composición farmacéutica” se refiere a una forma farmacéuticamente aceptable de la composición de la presente invención que puede administrarse a un sujeto. La composición farmacéutica es adecuada para su uso en el tratamiento del cuerpo humano o animal mediante terapia (incluyendo profilaxis).The present invention also relates to a pharmaceutical composition comprising the composition according to the invention and optionally a pharmaceutically acceptable carrier and/or diluent. In this context, it will be understood that the composition according to the invention as defined herein may be/can be used as a pharmaceutical composition on its own. The term "pharmaceutical composition" refers to a pharmaceutically acceptable form of the composition of the present invention that can be administered to a subject. The pharmaceutical composition is suitable for use in the treatment of the human or animal body by therapy (including prophylaxis).

La expresión “forma farmacéuticamente aceptable” significa que la composición se formula como una composición farmacéutica, en la que dicha composición farmacéutica puede comprender además un portador y/o diluyente farmacéuticamente aceptable. En la técnica se conocen bien ejemplos de portadores farmacéuticos adecuados e incluyen disoluciones salinas tamponadas con fosfato, agua, emulsiones, tales como emulsiones de aceite/agua, diversos tipos de agentes humectantes o disoluciones estériles. Composiciones que comprenden tales portadores pueden formularse mediante métodos convencionales bien conocidos. Estas composiciones farmacéuticas pueden administrarse al sujeto a una dosis adecuada. El régimen de dosificación lo determinará el médico encargado y los factores clínicos. Como es bien sabido en las técnicas médicas, las dosificaciones para cualquier sujeto dependen de muchos factores, incluyendo el tamaño del sujeto, el área de superficie corporal, la edad, el compuesto particular que va a administrarse, el sexo, el tiempo y la vía de administración, la salud general y otros fármacos que se administran simultáneamente. Una dosis típica de sustancias activas puede estar, por ejemplo, en el intervalo de 1 ng a varios gramos. Aplicado a la terapia con ácido nucleico, en particular ARN, preferiblemente ARN monocatenario tal como ARNm, la dosificación del ácido nucleico para su expresión o para la inhibición de la expresión debe corresponder a este intervalo; sin embargo, se prevén dosis por debajo o por encima de este intervalo a modo de ejemplo, especialmente considerando los factores mencionados anteriormente. En general, el régimen como administración regular de la composición farmacéutica debe estar en el intervalo de 0,1 |ig a 10 mg de unidades por kilogramo de peso corporal al día. Si el régimen es una infusión continua, también debe estar en el intervalo de 1 |ig a 10 mg de unidades por kilogramo de peso corporal, respectivamente. El progreso puede monitorizarse mediante evaluación periódica. Las dosificaciones variarán pero una dosificación preferida para la administración intravenosa de ácido nucleico, en particular, ARN, preferiblemente ARN monocatenario tal como ARNm, como constituyentes de la composición de la presente invención, es de aproximadamente 106 a 1019 copias de la molécula de ácido nucleico. The term "pharmaceutically acceptable form" means that the composition is formulated as a pharmaceutical composition, wherein said pharmaceutical composition may further comprise a pharmaceutically acceptable carrier and/or diluent. Examples of suitable pharmaceutical carriers are well known in the art and include phosphate buffered saline solutions, water, emulsions such as oil/water emulsions, various types of wetting agents, or sterile solutions. Compositions comprising such carriers can be formulated by well known conventional methods. These pharmaceutical compositions can be administered to the subject at a suitable dose. The dosage regimen will be determined by the attending physician and clinical factors. As is well known in the medical arts, dosages for any subject depend on many factors, including subject size, body surface area, age, the particular compound to be administered, gender, time, and route of administration. of administration, general health and other drugs that are administered simultaneously. A typical dose of active substances may be, for example, in the range of 1 ng to several grams. Applied to nucleic acid therapy, in particular RNA, preferably single-stranded RNA such as mRNA, the dosage of the nucleic acid for its expression or for the inhibition of expression should correspond to this range; however, doses below or above this range are envisioned by way of example, especially considering the factors mentioned above. In general, the regimen as regular administration of the pharmaceutical composition should be in the range of 0.1 µg to 10 mg units per kilogram of body weight per day. If the regimen is a continuous infusion, it should also be in the range of 1 µg to 10 mg units per kilogram of body weight, respectively. Progress can be monitored through periodic evaluation. Dosages will vary but a preferred dosage for intravenous administration of nucleic acid, in particular, RNA, preferably single-stranded RNA such as mRNA, as constituents of the composition of the present invention, is about 106 to 1019 copies of the nucleic acid molecule. .

El término “administrado” abarca cualquier método adecuado para introducir la composición en el cuerpo de un sujeto. La administración de composiciones adecuadas puede realizarse de diferentes maneras, por ejemplo, mediante administración intravenosa, intraarterial, intraperitoneal, subcutánea, transdérmica, intratecal, intramuscular, tópica, intradérmica, intranasal, pulmonar por inhalación o intrabronquial u oral o rectal. Las composiciones de la presente invención pueden administrarse en particular como una matriz activada por genes tal como se describe por Shea et al. (Shea et al. 1999, Nat Biotechnol, 17, 551-554) y en el documento EP1198489.The term "administered" encompasses any suitable method of introducing the composition into the body of a subject. Administration of suitable compositions can be accomplished in a variety of ways, for example, by intravenous, intraarterial, intraperitoneal, subcutaneous, transdermal, intrathecal, intramuscular, topical, intradermal, intranasal, pulmonary inhalation, or intrabronchial or oral or rectal administration. The compositions of the present invention may be administered in particular as a gene-activated matrix as described by Shea et al. (Shea et al. 1999, Nat Biotechnol, 17, 551-554) and in EP1198489.

En principio, las composiciones farmacéuticas de la invención pueden administrarse local o sistémicamente. La administración será preferentemente por vía parenteral, por ejemplo, por vía intravenosa, aunque otras formas de administración están dentro del alcance de la invención. La administración directamente al sitio diana, por ejemplo, por catéter a un sitio en un vaso sanguíneo, también es concebible. La administración puede, por ejemplo, producirse también mediante inyección directa en un sitio diana tal como un tumor. También dentro del alcance de la invención está la administración por aerosolización o nebulización o administración oral. Preparaciones para administración parenteral incluyen disoluciones, suspensiones y emulsiones acuosas o no acuosas estériles. Ejemplos de disolventes no acuosos son propilenglicol, polietilenglicol, fluorocarbonos, aceites vegetales tales como aceite de oliva, y ésteres orgánicos inyectables tales como oleato de etilo. Portadores acuosos incluyen agua, disoluciones alcohólicas/acuosas, emulsiones o suspensiones, incluyendo disolución salina y medios tamponados. Vehículos parenterales incluyen disolución de cloruro de sodio, dextrosa de Ringer, dextrosa y cloruro de sodio, Ringer con lactato, o aceites fijos. Vehículos intravenosos incluyen reabastecedores de fluidos y nutrientes, y reabastecedores de electrolitos (tales como los basados en dextrosa de Ringer). También pueden estar presentes conservantes y otros aditivos tales como, por ejemplo, antimicrobianos, antioxidantes, agentes quelantes y gases inertes. Además, la composición farmacéutica puede comprender agentes adicionales tales como interleucinas o interferones dependiendo del uso previsto de la composición farmacéutica.In principle, the pharmaceutical compositions of the invention can be administered locally or systemically. Administration will preferably be parenteral, for example intravenous, although other forms of administration are within the scope of the invention. Administration directly to the target site, eg, by catheter to a site in a blood vessel, is also conceivable. Administration can, for example, also occur by direct injection into a target site such as a tumor. Also within the scope of the invention is administration by aerosolization or nebulization or oral administration. Preparations for parenteral administration include sterile aqueous or non-aqueous solutions, suspensions, and emulsions. Examples of non-aqueous solvents are propylene glycol, polyethylene glycol, fluorocarbons, vegetable oils such as olive oil, and injectable organic esters such as ethyl oleate. Aqueous carriers include water, alcoholic/aqueous solutions, emulsions or suspensions, including saline and buffered media. Parenteral vehicles include sodium chloride solution, Ringer's dextrose, dextrose and sodium chloride, Lactated Ringer's, or fixed oils. Intravenous vehicles include fluid and nutrient replenishers, and electrolyte replenishers (such as those based on Ringer's dextrose). Preservatives and other additives such as, for example, antimicrobials, antioxidants, chelating agents, and inert gases may also be present. Furthermore, the pharmaceutical composition may comprise additional agents such as interleukins or interferons depending on the intended use of the pharmaceutical composition.

Una composición farmacéutica según la presente invención puede usarse en un método de tratamiento (no reivindicado) que comprende administrar la composición farmacéutica de la presente invención a un paciente para hacer que el ácido nucleico, en particular ARN, preferiblemente ARN monocatenario tal como ARNm, contenido en dicha composición, provoque un efecto preventivo o terapéutico. Notablemente, el término “paciente” comprende animales y seres humanos.A pharmaceutical composition according to the present invention can be used in a method of treatment (not claimed) comprising administering the pharmaceutical composition of the present invention to a patient for causing the nucleic acid, in particular RNA, preferably single-stranded RNA such as mRNA, contained in said composition, to cause a preventive or therapeutic effect. Notably, the term "patient" encompasses animals and humans.

Al administrar la composición farmacéutica de la presente invención, pueden tratarse o prevenirse enfermedades. El término “enfermedad” se refiere a cualquier afección patológica concebible que pueda tratarse, prevenirse o contra la que puede vacunarse empleando una realización de la presente invención. En una realización preferida de dicho método, dichas enfermedades pueden ser hereditarias, adquiridas, infecciosas o no infecciosas, relacionadas con la edad, cardiovasculares, metabólicas, intestinales, neoplásicas (en particular cáncer) o genéticas. Una enfermedad puede basarse, por ejemplo, en irregularidades de procesos fisiológicos, procesos moleculares, reacciones bioquímicas dentro de un organismo que a su vez pueden basarse, por ejemplo, en el equipo genético de un organismo, en el comportamiento, factores sociales o ambientales tales como la exposición a productos químicos o radiación. En una realización particularmente preferida, la composición farmacéutica de la presente invención se usa para tratamientos como se da a conocer en la solicitud de patente WO2011/012316.By administering the pharmaceutical composition of the present invention, diseases can be treated or prevented. The term "disease" refers to any conceivable pathological condition that can be treated, prevented or vaccinated against using an embodiment of the present invention. In a preferred embodiment of said method, said diseases may be hereditary, acquired, infectious or non-infectious, age-related, cardiovascular, metabolic, intestinal, neoplastic (in particular cancer) or genetic. A disease can be based, for example, on irregularities of physiological processes, molecular processes, biochemical reactions within an organism which in turn can be based, for example, on the genetic equipment of an organism, on behaviour, social or environmental factors such as such as exposure to chemicals or radiation. In a particularly preferred embodiment, the pharmaceutical composition of the present invention is used for treatments as disclosed in patent application WO2011/012316.

En línea con el método de tratamiento descrito anteriormente, la presente invención se refiere en otra realización al uso de la composición de la presente invención para la preparación de una composición farmacéutica para el tratamiento de una enfermedad que puede tratarse proporcionando dicho ácido nucleico, en particular ARN, preferiblemente ARN monocatenario tal como ARNm, contenido en dicha composición, a un tejido u órgano dentro del cuerpo de un paciente afectado por una enfermedad.In line with the treatment method described above, the present invention relates in another embodiment to the use of the composition of the present invention for the preparation of a pharmaceutical composition for the treatment of a disease that can be treated by providing said nucleic acid, in particular RNA, preferably single-stranded RNA such as mRNA, contained in said composition, to a tissue or organ within the body of a patient affected by a disease.

Ejemplosexamples

Ejemplo 1Example 1

Materiales:Materials:

Producción de ARNm de Luc modificado químicamenteProduction of chemically modified Luc mRNA

Para generar un molde para la transcripción in vitro (IVT), se linealizó el plásmido pVAXA120-Luc mediante digestión por restricción con Notl. El molde se purificó además por precipitación con cloroformo-etanol. La calidad del molde se determinó mediante electroforesis en gel de agarosa nativa. La IVT se llevó a cabo con una mezcla de IVT estándar que contenía ribonucleótidos trifosfato y ARN polimerasa de T7. Se introdujeron modificaciones usando un 25 % de 5-metil-citidina-5'-trifosfato y un 25 % de 2-tio-uridina-5'-trifosfato. Se realizó la protección de extremos usando la enzima de protección de extremos del virus de la variolovacuna, rGTP y S-adenosilmetionina (SAM) como donador de metilo para añadir una estructura caperuza-0 de 7-metilguanilato (m7GpppG) al extremo 5' del ARNm. La purificación del ARNm se realizó mediante precipitación con acetato de amonio. El ARN de Luc modificado se resuspendió en agua para inyección y se realizó el control de calidad usando medición UV, electroforesis en gel de agarosa nativa y transfección en células NIH3T3.To generate a template for in vitro transcription (IVT), plasmid pVAXA120-Luc was linearized by restriction digestion with NotI. The template was further purified by chloroform-ethanol precipitation. Template quality was determined by native agarose gel electrophoresis. IVT was performed with a standard IVT mixture containing ribonucleotide triphosphates and T7 RNA polymerase. Modifications were introduced using 25% 5-methyl-cytidine-5'-triphosphate and 25% 2-thio-uridine-5'-triphosphate. Capping was performed using the vaccinia virus capping enzyme, rGTP, and S-adenosylmethionine (SAM) as a methyl donor to add a 7-methylguanylate (m7GpppG) 0-cap structure to the 5' end of the mRNA. Purification of mRNA was performed by ammonium acetate precipitation. The modified Luc RNA was resuspended in water for injection and quality control was performed using UV measurement, native agarose gel electrophoresis, and transfection into NIH3T3 cells.

Polímeros y pesos moleculares medios de unidad de repetición de polímero:Polymers and polymer repeat unit average molecular weights:

Los polímeros se sintetizaron a partir de aziridina (E), azetidina (P) o una mezcla estequiométrica de aziridina (E) y azetidina (P) a razones molares de monómeros (E:P) de 1:0, 0,8:1 y 0:1. La aziridina y la azetidina se homopolimerizaron y copolimerizaron partiendo de una disolución de los monómeros en agua (concentración total de monómero(s): 50 % p/p). Las polimerizaciones se realizaron a 130 °C durante 20 - 70 h con 0,001 equivalentes de ácido sulfúrico. Los homopolímeros con una razón E:P de 1:0 y 0:1, respectivamente, se produjeron con fines comparativos.Polymers were synthesized from aziridine (E), azetidine (P) or a stoichiometric mixture of aziridine (E) and azetidine (P) at monomer molar ratios (E:P) of 1:0, 0.8:1 and 0:1. Aziridine and azetidine were homopolymerized and copolymerized starting from a solution of the monomers in water (total concentration of monomer(s): 50% w/w). Polymerizations were carried out at 130 °C for 20-70 h with 0.001 equivalents of sulfuric acid. Homopolymers with an E:P ratio of 1:0 and 0:1, respectively, were produced for comparison purposes.

De esta manera, se prepararon copolímeros ramificados aleatorios de unidades de repetición de etilamina (-CH2-CH2-N<; “E”; peso molecular 42 g/mol) y propilamina (-CH2-CH2-CH2-N<; “P”; peso molecular 56 g/mol) que reflejan la estequiometría de los monómeros. El peso molecular medio de las unidades polimerizadas se calculó según la fórmulaIn this way, random branched copolymers of repeating units of ethylamine (-CH 2 -CH 2 -N<;“E”; molecular weight 42 g/mol) and propylamine (-CH 2 -CH 2 -CH 2 - N<;"P"; molecular weight 56 g/mol) reflecting the stoichiometry of the monomers. The average molecular weight of the polymerized units was calculated according to the formula

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Figure imgf000018_0001

Esto produce los siguientes resultados:This produces the following results:

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Disoluciones madre:Stock solutions:

Disolución madre de polímero: 0,5 mg/ml en agua para inyecciónPolymer stock solution: 0.5 mg/mL in water for injection

Disolución madre de ARNm: 0,05 mg/ml de disolución madre en agua para inyecciónmRNA stock solution: 0.05 mg/mL stock solution in water for injection

Razón N/P y preparación de complejos de ARNm con polímerosN/P ratio and preparation of complexes of mRNA with polymers

La razón N/P refleja la razón molar de entrada de nitrógeno en una cantidad dada de polímero con respecto a fosfato en una cantidad dada de ARNm usada para preparar un complejo de polímero-ARNm. El peso molecular medio de un ribonucleótido monofosfato en un ARNm es de 346 g/mol.The N/P ratio reflects the molar ratio of nitrogen input in a given amount of polymer to phosphate in a given amount of mRNA used to prepare a polymer-mRNA complex. The average molecular weight of a ribonucleotide monophosphate in an mRNA is 346 g/mol.

Por lo tanto, el volumen de disolución madre de polímero (vpolímero) de una concentración dada (cpolímero) requerida para un peso dado de ARNm (warn) a una razón N/P deseada es el siguiente:Therefore, the volume of polymer stock solution (vpolymer) of a given concentration (cpolymer) required for a given weight of mRNA (warn) at a desired N/P ratio is as follows:

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Figure imgf000019_0001

Por consiguiente, los volúmenes de disoluciones madre de polímero dados en la tabla a continuación se diluyeron con los volúmenes dados de agua para inyección hasta 25 |il en pocillos individuales de las filas A y E, respectivamente, de una placa de 96 pocillos.Therefore, the volumes of polymer stock solutions given in the table below were diluted with the given volumes of water for injection to 25 µl in individual wells in rows A and E, respectively, of a 96-well plate.

Figure imgf000019_0002
Figure imgf000019_0002

Posteriormente, se añadieron 25 |il de disolución madre de ARNm (correspondiente a 1,25 |ig de ARNm) a las disoluciones de polímero para producir la razón N/P deseada. A los pocillos en las filas B a D y F a H, respectivamente, se les proporcionaron 25 |il de agua para inyección a cada uno. Después de 30 min de incubación, se transfirieron 25 |il de los complejos de la fila A o E, respectivamente, a la fila B o F, respectivamente usando una pipeta multicanal y se mezclaron. Posteriormente, se transfirieron 25 |il de la fila B a la fila C o de F a G, respectivamente, se mezclaron y de C a D o G a H, respectivamente.Subsequently, 25 µl of mRNA stock (corresponding to 1.25 µg of mRNA) was added to the polymer solutions to produce the desired N/P ratio. Wells in rows B to D and F to H, respectively, were provided with 25 µl of water for injection each. After 30 min incubation, 25 µl of the complexes from row A or E, respectively, were transferred to row B or F, respectively using a multichannel pipette and mixed. Subsequently, 25 µl were transferred from row B to row C or from F to G, respectively, mixed and from C to D or G to H, respectively.

Células, transfección y ensayo de luciferasaCells, transfection and luciferase assay

Se cultivaron células HEK293 (DSMZ ACC305, Lot21) en DMEM, MEM, MEM incluyendo cada uno el 10 % de FBS el 1 % de P/S. Veinticuatro horas antes de la transfección, las células se sembraron a una densidad de 5.000 células en 100 |il de medio de cultivo celular en una placa de 96 pocillos. Se transfirieron veinte |il de cada una de las series de dilución de complejo de polímero-ARNm a las células, correspondientes a 125/62,5 ng de ARNm por pocillo. Después de 24 h de incubación, se retiraron los sobrenadantes del cultivo celular, se lavaron las células con PBS y luego se les proporcionaron 100 |il de tampón de lisis (Tris HCl 25 mM, TritonX 100 al 0,1 %, pH 7,8).HEK293 cells (DSMZ ACC305, Lot21) were grown in DMEM, MEM, MEM each including 10% FBS 1% P/S. Twenty-four hours prior to transfection, cells were seeded at a density of 5,000 cells in 100 µl of cell culture medium in a 96-well plate. Twenty µl of each of the polymer-mRNA complex dilution series were transferred to cells, corresponding to 125/62.5 ng of mRNA per well. After 24 h of incubation, cell culture supernatants were removed, cells washed with PBS, and then provided with 100 µl lysis buffer (25 mM Tris HCl, 0.1% TritonX 100, pH 7, 8).

Ensayo de luciferasa: se cargaron 80 |il del lisado en un pocillo de una placa blanca de 96 pocillos y se usaron para la medición de la actividad de luciferasa en un instrumento Wallac Victor2 (Perkin Elmer). Para este fin, se añadieron 100 |il de reactivo de ensayo de luciferasa (D-luciferina 0,5 mM, coenzima A 0,3 mM, DTT 33 mM, ATP 0,5 mM, carbonato de magnesio 1 mM, sulfato de magnesio 2,7 mM, EDTA 0,1 mM, tricina 20 mM) y se determinó la quimioluminiscencia. Los experimentos se realizaron por triplicado.Luciferase assay: 80 µl of the lysate was loaded into one well of a white 96-well plate and used for measurement of luciferase activity on a Wallac Victor2 instrument (Perkin Elmer). For this purpose, 100 µl of luciferase assay reagent (0.5 mM D-luciferin, 0.3 mM coenzyme A, 33 mM DTT, 0.5 mM ATP, 1 mM magnesium carbonate, 0.5 mM magnesium sulfate) was added. 2.7 mM, 0.1 mM EDTA, 20 mM tricine) and chemiluminescence was determined. The experiments were performed in triplicate.

Resultados:Results:

El experimento muestra que el ARNm de Luc modificado químicamente complejado con copolímero (0,8/1) se expresa de manera más eficiente después de la transfección de células que o bien complejado con PEI ramificado (1/0) o bien con PPI (0/1) (figura 1). Conjuntamente, esto muestra que el objeto de la presente invención puede abordarse adecuadamente mediante el método y las preparaciones farmacéuticas según la presente invención. The experiment shows that chemically modified Luc mRNA complexed with copolymer (0.8/1) is expressed more efficiently after cell transfection than complexed with either branched PEI (1/0) or PPI (0). /1) (figure 1). Taken together, this shows that the object of the present invention can be adequately addressed by the method and pharmaceutical preparations according to the present invention.

Ejemplo 2Example 2

Aplicación en aerosol in vivo de ARNm modificado químicamente que codifica luciferasa de luciérnaga (Luc) formulado con copolímeros a los pulmones de cerdo In vivo aerosol application of chemically modified mRNA encoding firefly luciferase (Luc) formulated with copolymers to pig lungs

Productos químicosChemical products

Véase el ejemplo 1 anteriorSee example 1 above

Producción de ARNm de Luc modificado químicamenteProduction of chemically modified Luc mRNA

Véase el ejemplo 1 anteriorSee example 1 above

Procedimiento experimentalExperimental procedure

La sedación del cerdo se inició mediante medicación previa con azaperona 2 mg/kg de peso corporal, ketamina 15 mg/kg de peso corporal, atropina 0,1 mg/kg de peso corporal y seguido de la inserción de una vía intravenosa en la vena auricular lateral. El cerdo se anestesió mediante inyección intravenosa de propofol 3-5 mg/kg de peso corporal según se requiera. La anestesia se mantuvo con infusión intravenosa continua de propofol al 1 % según se requiera. Los parámetros de ventilación se hicieron coincidir con dióxido de carbono endexpiratorio y se ajustaron si era necesario. La anestesia, los parámetros respiratorios y cardiovasculares se monitorizaron de manera continua usando oximetría de pulso, capnografía, sonda de temperatura rectal y estado de reflejos. El cerdo recibió infusión de disolución electrolítica equilibrada a 10 ml/kg/h. La duración de la anestesia fue de aproximadamente 80-120 min. El cerdo se sacrificó con inyección en bolo de pentobarbital 100 mg/kg de peso corporal a través de la vena lateral de la oreja después de completarse la aplicación de aerosol (nebulizador de malla Aeroneb). Se extirparon los pulmones y se cortaron muestras de tejido de aproximadamente 1 cm de grosor de diversas regiones pulmonares seguido de incubación en medio de cultivo celular durante 24 horas a 37 °C (5 % de dióxido de carbono) en una incubadora. Para la medición de la actividad de luciferasa, se incubaron muestras de tejido en un baño de medio que comprendía sustrato de D-luciferina en PBS (100 |ig/ml) a 37 °C durante 30 min y se sometieron a obtención de imágenes bioluminiscentes de luciferasa ex vivo (IVIS 100, Xenogen, Alameda, EE. UU.).Pig sedation was initiated by premedication with azaperone 2 mg/kg body weight, ketamine 15 mg/kg body weight, atropine 0.1 mg/kg body weight, and followed by insertion of an intravenous line into the vein. side earphone. The pig was anesthetized by intravenous injection of propofol 3-5 mg/kg body weight as required. Anesthesia was maintained with continuous intravenous infusion of 1% propofol as required. Ventilation parameters were matched to end-expiratory carbon dioxide and adjusted if necessary. Anesthesia, respiratory and cardiovascular parameters were continuously monitored using pulse oximetry, capnography, rectal temperature probe, and reflex status. The pig received balanced electrolyte solution infusion at 10 ml/kg/h. The duration of anesthesia was approximately 80-120 min. The pig was euthanized with bolus injection of pentobarbital 100 mg/kg body weight through the lateral ear vein after completion of aerosol application (Aeroneb mesh nebulizer). Lungs were excised and approximately 1 cm thick tissue samples were cut from various lung regions followed by incubation in cell culture medium for 24 hours at 37°C (5% carbon dioxide) in an incubator. For measurement of luciferase activity, tissue samples were incubated in a bath of medium comprising D-luciferin substrate in PBS (100 µg/ml) at 37 °C for 30 min and subjected to bioluminescent imaging. ex vivo luciferase assay (IVIS 100, Xenogen, Alameda, USA).

Preparación de poliplexos de copolímero-ARNmPreparation of copolymer-mRNA polyplexes

Se formaron poliplexos usando una bomba de jeringa de dos canales (KDS-210-CE, KD Scientific). Se diluyeron ARNm y copolímero (0,8/1, 1/0, 0/1 o PEI de 25 kDa) cada uno en 12,0 ml de agua doblemente destilada dando como resultado una concentración de 500 |ig/ml de ARNm (concentración de copolímero o PEI ramificado de 25 kDa correspondiente a una razón N/P de 10). Ambas disoluciones se cargaron en una jeringa separada de 20 ml usando la función de extracción de la bomba de jeringa a una velocidad de 5 ml/min. Para mezclar ambas muestras, las dos jeringas se conectaron a través de un tubo (Safeflox Extension Set, B. Braun) a una pieza en t. El mezclado se realizó usando la función de infusión de la bomba de jeringa a una velocidad de 40 ml/min. Los complejos se incubaron durante 30 minutos a temperatura ambiente antes de su uso. Se observó en el transcurso de la presente invención que es específicamente ventajoso usar solo agua sin ningún tampón para la formación de complejos porque, de otro modo, las nanopartículas pueden agregarse o ser ineficaces en los pulmones de los ratones (Rudolph et al., J. Mol Ther. 2005, 12: 493-501).Polyplexes were formed using a two-channel syringe pump (KDS-210-CE, KD Scientific). mRNA and copolymer (0.8/1, 1/0, 0/1 or 25 kDa PEI) each were diluted in 12.0 ml double distilled water resulting in a concentration of 500 μg/ml mRNA ( concentration of 25 kDa branched copolymer or PEI corresponding to an N/P ratio of 10). Both solutions were loaded into a separate 20 ml syringe using the draw function of the syringe pump at a rate of 5 ml/min. To mix both samples, the two syringes were connected via tubing (Safeflox Extension Set, B. Braun) to a t-piece. Mixing was done using the infusion function of the syringe pump at a rate of 40 ml/min. The complexes were incubated for 30 minutes at room temperature before use. It was observed in the course of the present invention that it is specifically advantageous to use only water without any buffer for complex formation because the nanoparticles may otherwise aggregate or be ineffective in the lungs of mice (Rudolph et al., J Mol Ther 2005, 12: 493-501).

Resultados:Results:

El experimento muestra que ARNm de Luc modificado químicamente complejado con copolímero (0,8/1) se expresa de manera más eficiente en las células pulmonares de un cerdo tras la administración por aerosol pulmonar que complejado con PEI de 25 kDa (1/0) o PPI (0/1) (figura 2). Conjuntamente, esto muestra que el objeto de la presente invención puede abordarse adecuadamente mediante el método y las preparaciones farmacéuticas según la presente invención.Experiment shows that chemically modified Luc mRNA complexed with copolymer (0.8/1) is more efficiently expressed in lung cells of a pig after lung aerosol administration than complexed with 25kDa PEI (1/0). or PPI (0/1) (figure 2). Taken together, this shows that the object of the present invention can be adequately addressed by the method and pharmaceutical preparations according to the present invention.

Ejemplo 3Example 3

Aplicación in vivo de ARNm modificado químicamente que codifica luciferasa de luciérnaga (Luc) formulado con copolímeros a los pulmones de ratones In vivo application of chemically modified mRNA encoding firefly luciferase (Luc) formulated with copolymers to the lungs of mice

Productos químicosChemical products

Véase el ejemplo 1 anteriorSee example 1 above

Producción de ARNm de Luc modificado químicamenteProduction of chemically modified Luc mRNA

Véase el ejemplo 1 anterior See example 1 above

Procedimiento experimentalExperimental procedure

Se prepararon poliplexos de un copolímero ramificado 0,8/1 (unidades de etilamina/propilamina) (“br-Homo”) y ARNm que codifica luciferasa de luciérnaga, y de polietilenimina ramificada (“br-PEI”) y el ARNm y se aplicaron o bien como un líquido intratraqueal (n = 3), (25 |ig de ARNm en un volumen de 100 |il) o bien como una pulverización intratraqueal (12,5 |ig de ARNm en un volumen de 50 |il) usando un dispositivo Microsprayer de alta presión (PennCentury, EE. UU.). Todos los experimentos fueron aprobados por las autoridades locales (Regierung von Oberbayern) y se realizaron según la ley alemana de bienestar animal. Se anestesiaron ratones Balb/c adultos hembra en una cámara de inhalación de isoflurano. Posteriormente, las formulaciones de prueba se aplicaron directamente en la tráquea usando una fuente de luz personalizada y una pequeña espátula animal. Los animales se recuperaron de la anestesia en minutos. Después de 6 horas, los animales se anestesiaron mediante inyección intraperitoneal de fentanilo/midazolam/medetomidina (0,05/5,0/0,5 mg/kg de peso corporal). Se aplicó D-luciferina (1,5 mg diluidos en 50 |il de PBS) en las fosas nasales de los animales anestesiados y, por lo tanto, se inhalaron en las vías respiratorias más profundas. La obtención de imágenes de bioluminiscencia se realizó usando un sistema de obtención de imágenes IVIS Lumina XR (Perkin Elmer, EE. UU.). Los resultados se muestran en la figura 3.Polyplexes of a 0.8/1 branched copolymer (ethylamine/propylamine units) ("br-Homo") and mRNA encoding firefly luciferase, and of branched polyethyleneimine ("br-PEI") and the mRNA were prepared and were applied either as an intratracheal fluid (n = 3), (25 µg of mRNA in a 100 µl volume) or as an intratracheal spray (12.5 µg of mRNA in a 50 µl volume) using a high-pressure Microsprayer device (PennCentury, USA). All experiments were approved by the local authorities (Regierung von Oberbayern) and were performed in accordance with the German animal welfare law. Adult female Balb/c mice were anesthetized in an isoflurane inhalation chamber. Subsequently, the test formulations were applied directly to the trachea using a custom light source and a small animal spatula. Animals recovered from anesthesia within minutes. After 6 hours, the animals were anesthetized by intraperitoneal injection of fentanyl/midazolam/medetomidine (0.05/5.0/0.5 mg/kg body weight). D-luciferin (1.5 mg diluted in 50 µl PBS) was applied to the nostrils of anesthetized animals and thus inhaled into the deeper airways. Bioluminescence imaging was performed using an IVIS Lumina XR imaging system (Perkin Elmer, USA). The results are shown in figure 3.

Descripción de las figurasDescription of the figures

Figura 1Figure 1

Se formaron poliplexos usando copolímero 0,8/1, 1/0 o 0/1 (unidades de etilamina/propilamina) y ARNm que codifica luciferasa de luciérnaga a las razones N/P indicadas. Después de 24 h, se lisaron células HEK293 transfectadas con diferentes cantidades de ARNm (125 o 62,5 ng) y se analizaron para determinar la actividad de luciferasa.Polyplexes were formed using 0.8/1, 1/0 or 0/1 copolymer (ethylamine/propylamine units) and mRNA encoding firefly luciferase at the indicated N/P ratios. After 24 h, HEK293 cells transfected with different amounts of mRNA (125 or 62.5 ng) were lysed and analyzed for luciferase activity.

Figura 2Figure 2

Se formaron poliplexos usando copolímero 0,8/1, 1/0 o 0/1 (unidades de etilamina/propilamina), PEI (y PEI ramificado disponible comercialmente, 25 kDa, Sigma-Aldrich) y ARNm que codifica luciferasa de luciérnaga a una razón N/P de 10. Veinticuatro horas después de la administración de aerosol en cerdos, se extirparon los pulmones y se analizó la actividad de luciferasa de luciérnaga mediante obtención de imágenes bioluminiscentes en cortes de tejido pulmonar. Polyplexes were formed using 0.8/1, 1/0, or 0/1 copolymer (ethylamine/propylamine units), PEI (and commercially available branched PEI, 25 kDa, Sigma-Aldrich), and mRNA encoding firefly luciferase at a N/P ratio of 10. Twenty-four hours after aerosol administration in pigs, the lungs were removed and analyzed for firefly luciferase activity by bioluminescent imaging of lung tissue sections.

Figura 3Figure 3

Se aplicaron poliplexos de un copolímero ramificado 0,8/1 (unidades de etilamina/propilamina) (“br-Homo”) y ARNm que codifica luciferasa de luciérnaga, y de polietilenimina ramificada (“br-PEI”) y el ARNm a ratones como un líquido intratraqueal y como una pulverización intratraqueal. La figura muestra los resultados de las pruebas de obtención de imágenes de bioluminiscencia usando un sistema de obtención de imágenes IVIS Lumina XR (Perkin Elmer, EE. UU.). Polyplexes of a 0.8/1 branched copolymer (ethylamine/propylamine units) ("br-Homo") and mRNA encoding firefly luciferase, and of branched polyethyleneimine ("br-PEI") and the mRNA were applied to mice. as an intratracheal liquid and as an intratracheal spray. The figure shows the results of bioluminescence imaging tests using an IVIS Lumina XR imaging system (Perkin Elmer, USA).

Claims (15)

REIVINDICACIONES i. Un copolímero estadístico que comprende una pluralidad de unidades de repetición (a) seleccionadas independientemente de unidades de repetición de las siguientes fórmulas (a1) y (a2): i. A statistical copolymer comprising a plurality of repeating units (a) independently selected from repeating units of the following formulas (a1) and (a2):
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,, yY una pluralidad de unidades de repetición (b) seleccionadas independientemente de unidades de repetición de las siguientes fórmulas (b1) a (b4):a plurality of repeating units (b) independently selected from repeating units of the following formulas (b1) to (b4):
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en el que la razón molar de la suma de las unidades de repetición (a) con respecto a la suma de las unidades de repetición (b) se encuentra dentro del intervalo de 0,7/1,0 a 1,0/0,7, ywherein the molar ratio of the sum of repeat units (a) to the sum of repeat units (b) is within the range of 0.7/1.0 to 1.0/0, 7, and en el que uno o más de los átomos de nitrógeno de las unidades de repetición (a) y/o (b) contenidas en el copolímero pueden protonarse para proporcionar un copolímero catiónico.wherein one or more of the nitrogen atoms of the repeating units (a) and/or (b) contained in the copolymer may be protonated to provide a cationic copolymer.
2. El copolímero según la reivindicación 1, que es un copolímero ramificado o dendrítico que comprende uno o más tipos de unidades de repetición seleccionadas de unidades de repetición (a2), (b2) y (b4).2. The copolymer according to claim 1, which is a branched or dendritic copolymer comprising one or more types of repeating units selected from repeating units (a2), (b2) and (b4). 3. El copolímero según la reivindicación 1, que es un copolímero lineal que comprende unidades de repetición (a i) y (b1).3. The copolymer according to claim 1, which is a linear copolymer comprising repeating units (a i) and (b1). 4. El copolímero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que las unidades de repetición (a) y (b) representan el 80 % en moles o más de todas las unidades de repetición en el copolímero.4. The copolymer according to any of claims 1 to 3, wherein the repeating units (a) and (b) represent 80 mol% or more of all the repeating units in the copolymer. 5. El copolímero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que las unidades de repetición (a) seleccionadas de (a i) y (a2) y las unidades de repetición (b) seleccionadas de (b1) y (b2) representan el 80 % en moles o más de todas las unidades de repetición en el copolímero.5. The copolymer according to any of claims 1 to 3, wherein repeating units (a) selected from (ai) and (a2) and repeating units (b) selected from (b1) and (b2) represent 80 mol% or more of all repeating units in the copolymer. 6. El copolímero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que los grupos terminales del copolímero comprenden uno o más tipos de grupos (c) seleccionados independientemente de grupos de las fórmulas (c1) a (c3): 6. The copolymer according to any of claims 1 to 5, wherein the terminal groups of the copolymer comprise one or more types of groups (c) independently selected from groups of the formulas (c1) to (c3):
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7. El copolímero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la razón molar de las unidades de repetición (a) con respecto a las unidades de repetición (b) se encuentra dentro del intervalo de 0,8/1,0 a 1,0/0,8.7. The copolymer according to any of claims 1 to 6, wherein the molar ratio of repeating units (a) to repeating units (b) is within the range of 0.8/1.0 at 1.0/0.8. 8. El copolímero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que puede obtenerse polimerizando una mezcla de monómeros que comprende aziridina, azetidina y opcionalmente pirrolidina.8. The copolymer according to any of claims 1 to 7, which can be obtained by polymerizing a mixture of monomers comprising aziridine, azetidine and optionally pyrrolidine. 9. Una composición que comprende un ácido nucleico y un copolímero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.9. A composition comprising a nucleic acid and a copolymer according to any one of claims 1 to 8. 10. La composición según la reivindicación 9, en la que el ácido nucleico es ARNm.10. The composition according to claim 9, wherein the nucleic acid is mRNA. 11. La composición según la reivindicación 9 o 10, en la que el copolímero es un copolímero catiónico, y en la que el copolímero catiónico forma un complejo con el ácido nucleico.The composition according to claim 9 or 10, wherein the copolymer is a cationic copolymer, and wherein the cationic copolymer forms a complex with the nucleic acid. 12. Una composición farmacéutica que comprende una composición según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, y opcionalmente un diluyente y/o portador farmacéuticamente aceptable adicional.12. A pharmaceutical composition comprising a composition according to any one of claims 9 to 11, and optionally a further pharmaceutically acceptable diluent and/or carrier. 13. Un copolímero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, o una composición o una composición farmacéutica según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12 para su uso en terapia suministrando un ácido nucleico a una célula.13. A copolymer according to any one of claims 1 to 8, or a composition or a pharmaceutical composition according to any one of claims 9 to 12 for use in therapy by delivering a nucleic acid to a cell. 14. Un método in vitro para suministrar un ácido nucleico a una célula o tejido diana que comprende la etapa de poner en contacto una composición o composición farmacéutica según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12 con la célula o tejido diana.14. An in vitro method for delivering a nucleic acid to a target cell or tissue comprising the step of contacting a composition or pharmaceutical composition according to any one of claims 9 to 12 with the target cell or tissue. 15. Un método para la producción del copolímero según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende la etapa de polimerizar una mezcla de monómeros que comprende aziridina, azetidina y opcionalmente pirrolidina. 15. A method for the production of the copolymer according to any one of claims 1 to 7, comprising the step of polymerizing a mixture of monomers comprising aziridine, azetidine and optionally pyrrolidine.
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